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科学家发现特殊DNA的合成机制

2021年04月30日 21:44:45 来源: 新华网

  新华社天津4月30日电(张建新、赵晖)近日,天津大学教授张雁联合上海科技大学教授赵素文、美国伊利诺伊大学教授Huimin Zhao等研究团队,在生命科学领域取得突破性研究成果。他们解析了一种特殊DNA的合成机制,大量能感染细菌的病毒(也称为噬菌体)都含有这种DNA。这项重大发现对生命起源、物种进化、系统生物学的研究具有重要理论意义。

  该成果潜在应用价值广阔,包括超级耐药菌感染的治疗、绿色无抗生素畜牧饲料和食品保存技术开发、新型纳米材料制备、DNA信息存贮等。论文于4月30日在国际顶级学术期刊《科学》刊发。天津大学药学院博士生周彦为论文的第一作者,上海科技大学博士生许雪霞以及新加坡科技研究局博士Yifeng Wei为共同第一作者。

  DNA是生命体的遗传物质,决定生物的多样性和特征。生命的遗传信息存储在由A、G、C、T四种碱基组成的DNA序列中。目前唯一的例外是1977年苏联科学家在感染蓝细菌的一株噬菌体中发现由Z、G、C、T组成的DNA,这类特殊DNA的合成机制及普遍性一直未解。

  此次科学家找到了催化这一特殊DNA合成的多个酶,不仅涉及Z的合成,还包括A的消除。天津大学药学院教授张雁说,普通DNA测序手段并不能发现Z的存在,团队利用酶水解DNA再进行组分分析的传统方法,证实了地球上广泛存在含这类特殊DNA的噬菌体。

  研究团队介绍,他们发现了这种特殊DNA的合成机制,并可以实现它的低成本量产,拓展了DNA在新材料、信息存储等多方面的可应用性。这种特殊DNA增加了结构的热稳定性,可以更快、更高效地制备新型纳米材料。而用DNA取代计算机二进制的图片、录像等数据存储,所需空间大幅缩小,新型DNA的Z碱基可以使DNA信息存储获得加密、分类等功能。

  研究团队还介绍,抗生素滥用引起的超级耐药菌是人类医学面临的重大问题。噬菌体是细菌的天敌,他们发现这种特殊DNA不被细菌的防御机制识别,装备了这类DNA的噬菌体对细菌更具杀伤力。作为广谱性杀菌生物制剂,在医药、畜牧养殖、食品防腐等领域的应用具有广阔前景。(完)

[责任编辑: 冯娟 ] [责任编辑: 冯娟 ]
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