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PNAS:DNA会“眨眼睛”,新发现改写教科书

2016/08/20 来源:生物探索
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导读
几十年来,生物教科书指出生物大分子不吸光也不发荧光,但近日,美国西北大学的研究人员在PNAS杂志上首次揭示了DNA在自然状态下也能发荧光,颠覆了教科书。


美国西北大学的研究团队发现了一些新奇的现象:DNA会“眨眼睛”。相关研究结果于8月15日发表在PNAS杂志上。

几十年来教科书上的知识表明,活细胞内的大分子如DNA、RNA以及蛋白质本身不会发荧光,当进行大分子成像时,需依赖于荧光染料来提高对比度。但如今,研究人员发现,事实上活细胞内的大分子可在自然条件下发荧光,这为无标签、纳米级成像开辟了新的生物学途径,促进了人们对生物过程的进一步理解。


单个染色体自发荧光(图片来源:Northwestern University)

西北大学生物医学工程教授 Backman说,“过去人们都忽略了这个效应,因为没有人往这方面提出疑问,这听起来像是陈词滥调,但当你提出正确的疑问时,往往会得到比预期更非同凡响的答案。”

其他研究人员说,“教科书指出生物分子不吸光也不发荧光。正因为来自教科书,所以没有人提出质疑。”

为什么人们之前未发现这种荧光?研究人员解释,这是由于这些分子处于“黑暗状态”,在该状态下不吸光也不反射光。但是,长时间处在黑暗中并不意味着它们永远都不会发光, Backman教授将这种情况比作运动训练,“例如短跑运动员,在休息时你会认为他什么也没做,DNA和蛋白质也是如此,它们在很短的时间内发荧光,然后会静止很长一段时间。”

研究人员发现,当被可见光照射时,DNA分子被激活并“发光”,在无荧光染料的情况下也能成像。与最佳且最强的染料相比,正确波长的激发,能使这些分子发出更好的光,“这也是最理想的现象,因为染料有毒且容易造成成像的不精确。”

毒性导致活细胞的激活过程很难被准确地成像,因为在添加荧光染料后细胞很快就会死亡;目前也有一些特殊的染料用于活体细胞的成像,但这些染料只能延缓细胞的死亡速度而已。

Backman教授说,“细胞可能在2小时内死亡,因而在此之前可以被成像。但成像结果是否揭示了细胞的真实过程?或者观察到细胞即将死亡的瞬间?没有人知道答案。”

目前该研究被多家外文网站报道。

备注:本文根据外文网站编译,原文链接Researchers discover that DNA naturally fluoresces

参考文献:Superresolution intrinsic fluorescence imaging of chromatin utilizing native, unmodified nucleic acids for contrast(www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1602202113

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