谁把z放入DNA?-

数十种病毒似乎使用不同的DNA基础

奇数形式的DNA有助于病毒抵抗他们的主持人的防御。

两种化学结构的形象。
放大 /正常DNA使用腺嘌呤(左),而一些病毒使用二氨基嘌呤。

DNA是每种生物体使用的遗传物质。但是,在几个边缘案例中,DNA - 腺嘌呤,胸苷,胞嘧啶和鸟嘌呤发生的四个基础。在病毒中,事情更灵活,许多使用RNA而不是DNA作为它们的遗传物质。在所有这些情况下,遗传物质中的基础配对根据詹姆斯沃特森和弗朗西斯克里克首次提出的规则进行。

到目前为止,还有一个例外,一种感染细菌的病毒,并使用自己看似独特的基地。但研究人员终于更详细地看着,他们发现这种“Z-DNA”似乎被数十种病毒使用。

不是那个z.

令人困惑地,还有一些叫做Z-DNA的东西。我们细胞中的DNA具有右手曲线,称为B-DNA,其双螺旋。但是,也可以具有左手曲线的双螺旋,称为Z-DNA。

DNA不是脱氧核糖核酸。该DNA的特征在于,底座,无处可见,其经历不同类型的碱基配对。二氨基嘌呤,尴尬地缩写为Z,在结构上类似于正常DNA中发现的腺嘌呤(A)。但是二氨基嘌呤具有额外的氮气悬挂在一侧,使其具有与A的正常伴侣胸苷(T)形成额外的氢键。因此,Z-T碱基对将DNA的双螺旋持续多于标准A-T配对。

掺入二氨基嘌呤的DNA称为Z-DNA。自1979年以来,我们以自1979年以来为本质上以叫做S-2L的单一病毒的形式存在,这感染了蓝藻。但到目前为止,我们不知道那种病毒是否是一个令人难度的奇怪或代表生物冰山的尖端,有很多病毒,我们还没有发现尚未使用它。就像批判性一样,我们甚至不确定它最终结合在病毒中。

一大群的研究人员在很大程度上来自中国,决定弄清楚这里发生了什么。他们通过搜索S-2L病毒的基因组来弄清楚它是否编码了不寻常的东西。

制作z.

S-2L病毒基因组中存在的一种基因编码与细胞用于制备腺嘌呤的细胞的蛋白质,与Z /二氨基嘌呤最相似的基础。然而,仔细看其编码的蛋白质,揭示了涉及催化化学反应的几种氨基酸是不同的。这些变化会影响哪些分子可以将其装配到由基因编码的蛋白质上的催化位点。对额外的病毒基因组进行搜索表明,这些特定变化中的一种在数十种其他病毒中被发现。

研究人员制造了一些病毒蛋白,并用正常版本的酶使用的原料培养。他们发现,该蛋白质代替腺嘌呤的前体,使Z /二氨基嘌呤的前体。在细菌中发现的另一种酶然后将其转化为成熟的Z-DNA碱。因此,病毒携带它需要制作自己的Z-DNA的一切。

研究人员发现具有类似版本的多种病毒,发现它存在于包含几种额外基因的基因组中。其中一种基因似乎参与了确保可以转化为Z /二氨基嘌呤的含量足够的化学前体。另一个只是除去钩住腺嘌呤碱基的所有磷酸盐。这些磷酸盐对于在形成DNA中使用腺嘌呤碱基是必不可少的,因此该基因基本上耗尽了有用的腺嘌呤的池,因此,细胞制备任何DNA但Z-DNA的能力。

此外,所有这些基因通常与专门的DNA聚合酶一起发现,该酶使得新的DNA副本的酶。该酶适于在复制DNA时使用Z / Diaminopuline,但它也可以纳入正常碱基。

在任何情况下,研究人员发现超过60种病毒基因组,其含有这四种基因的某种组合。Z-DNA显然是病毒生命的常规特征。

但为什么?

显而易见的问题是为什么生命将遇到所有这些麻烦,以具有自己的化学上独树的DNA。答案是细菌如何保护自己免受病毒。其中一种主要的防御形式是识别DNA中特定序列并切割它们的酶。这些细菌以使其保持切割的方式化学改性其DNA,这意味着酶只会切割异物DNA,就像病毒的那样。

结果,Z-DNA,不能被这些切割酶识别出来。因此,病毒完全避免这种防御。研究人员测试了各种切割酶,发现任何通常在靶带处的A的任何切割酶都未能切割。这表明Z /二氨基嘌呤碱基干扰酶识别含有它的任何DNA的能力。对于研究人员在此测试的病毒中,任何腺苷碱都没有迹象 - 一切都是Z-DNA。

除了表明Z-DNA比单一病毒更广泛,存在很多有趣的含义。也许最重要的是二氨基嘌呤已经在陨石中鉴定,这表明它可以在没有太多麻烦的情况下自发形成。该发现与想法一致,即引起生命的一些化学物质可能已经从太空到达地球。然而,它会提出为什么二氨嘌呤最终在一些后来的腺嘌呤替代的原因。

替代形式的DNA也有很多潜在的用途。如上所述,Z-T碱基对应比A-T对形成更稳定的相互作用;这对于研究人员正在使用DNA进行结构或计算目的的情况可能是有用的。并且在大多数细胞中蛋白质不容易识别的DNA的形式具有大量潜在的用途。

最后,只是一种有趣的迹象表明,尽管这么多年的学习,生活仍然对我们来说仍有一些惊喜。

科学,2021. Doi:10.1126 / science.abe4882.关于Dois.)。

上市图像由Getty / Tek Image / Science Library

校正:在聚合酶的基础偏好上得到右螺旋形式和细节。

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