DNA细微结构对别构效应的影响

【作者】 古婵； 张骏； 陈曦； 杨立江； 高毅勤；

【机构】 北京大学化学与分子工程学院；

【摘要】 别构效应在蛋白质特别是酶的生物功能行使中发挥了重要作用。近期研究发现,DNA作为遗传信息的载体同样存在别构效应并具有序列依赖性:混合及富含AT的序列表现出较强的别构效应,而该效应却在富含GC的序列中迅速衰减。我们通过对DNA做分子动力学模拟计算与理论研究,确认了该效应由DNA双螺旋结构变化引起。同时,我们发现DNA的两个具有重要生物学意义的性质,即序列和碱基化学修饰均能影响DNA别构效应。不同序列的DNA具有不同的局部结构,相同序列的DNA,碱基是否存在化学修饰造成了不同的空间位阻。这些差异出现的原因在于碱基堆积强度的不同,它导致DNA拥有不同的低频运动模式,从而造成不同强度的别构效应。我们还进一步发现,碱基堆积强度差异性来自于DNA本身结构的对称性破缺。这种结构本质上的特性不仅加深了我们对DNA双螺旋结构的理解,同时也可以解释很多具有重要意义的生命过程,例如邻近序列对碱基翻转的影响,蛋白识别,甲基化、羟甲基化DNA的调控机制,超螺旋的形成及DNA B型到Z型的转化等。更多还原