阿卜杜拉國王科技大學的科学A开一項開創性研究首次直接觀察到了DNA開始解旋的瞬間,揭示了使細胞能夠準確複製其遺傳物質的家观间基本機製。這項研究使用冷凍電子顯微鏡和深度學習技術,始解捕捉到解旋酶與DNA相互作用的旋瞬精微細節,提供了迄今為止最詳盡的科学A开DNA解旋過程。相關論文發表在最新一期《自然》雜誌上。家观间
盡管科學家早已知道,始解解旋酶在DNA複製過程中起著關鍵作用,旋瞬但對其如何與DNA和ATP(三磷酸腺苷)協同工作,科学A开驅動DNA解旋的家观间具體機製一直不清楚。此次研究表明,始解解旋酶通過15個原子狀態,旋瞬逐步解開DNA雙螺旋結構。科学A开這一過程不僅標誌著解旋酶研究的家观间裏程碑,也是始解在原子分辨率下觀察酶動態行為的重大突破。
DNA複製的第一步,是解旋酶將雙鏈DNA拆分為兩條單鏈,這一步驟對於後續複製至關重要。解旋酶作為“納米機器”,利用ATP作為能量來源,沿著DNA移動並解開雙螺旋。隨著ATP被消耗,解旋酶克服物理限製向前推進,逐漸增加係統的熵(無序度),從而實現DNA的分離。
特別值得注意的是,解旋酶並非一次性完全解開DNA,而是通過一係列構象變化逐步破壞和分離DNA鏈。這種機製類似於捕鼠器中的彈簧,每當ATP被水解時,解旋酶就被推向前進,拉開DNA鏈。研究還發現,兩個解旋酶可以在DNA上的不同位置同時工作,協調地在兩個方向上解開DNA,提高了能量效率。
這些發現不僅增進了人們對生命基本科學問題的理解,也為開發新型納米技術提供了靈感。基於解旋酶設計的節能機械係統,可以模仿其高效能機製,用於執行複雜的驅動任務。
【總編輯圈點】
對DNA解旋的開創性研究,用處可能超乎人們想象——它不僅深化了我們對遺傳物質複製機製的見解,還提升了我們對細胞內複雜“分子機器”運作的認識;模仿解旋酶的工作機製未來可能創造出更加高效、精準的納米機器人,用於執行各種複雜的任務,如藥物遞送或微觀手術等;而通過對DNA解旋過程的直接觀察,這種自然界精妙的彈簧機製也能為人們開發新型機械係統帶來靈感。這項研究成果在增強我們洞悉生命本質能力的同時,也打開了一扇探索自然界奧秘的新窗口。