结晶的替代DNA结构揭示胰岛素和糖尿病

伦敦大学学院领导的研究小组揭示了胰岛素基因另一种DNA形状的第一个晶体结构。人们普遍认为DNA由两条相互缠绕的链组成，即双螺旋结构，但DNA的形状和结构是可以改变的。这项发表在《自然通讯》上的新研究首次通过结晶i-motif类型的DNA，揭示了其结构细节。

共同主要作者ZoëWaller博士(伦敦大学学院药学院)表示：“DNA是我们的遗传物质，其结构通常看起来有点像扭曲的梯子，称为双螺旋。这种形状是标志性的，但存在替代的DNA结构，并且被认为可能在糖尿病或癌症等遗传疾病的发展中发挥作用。”

研究人员重点研究的是i-motifDNA，它具有类似结的互锁结构，直到2018年才被证实存在于人类活细胞中。

沃勒博士说：“我们之前就知道，胰岛素基因中有一个DNA区域可以折叠成其他DNA结构和形状。我们还知道，这个DNA区域因人而异。我们的研究表明，这些序列中的不同变体会折叠成不同的DNA形状。”

科学家采用了一种晶体学技术，将含有DNA的溶液浓缩，使其形成晶体，这是研究人员利用X射线晶体学观察DNA结构的重要方法。

沃勒博士解释说：“我们能够结晶一种四链DNA结构，称为‘i-motif’。我们的晶体使我们能够使用X射线准确确定这种DNA的结构。这表明某些DNA序列具有特殊的额外相互作用，这有助于它们更容易形成替代DNA结构。”

研究小组证明，胰岛素基因中不同的序列变体形成不同的DNA结构，进而可能影响胰岛素的开启或关闭。

通过展示DNA形状如何影响已知对糖尿病至关重要的胰岛素基因功能，他们希望他们的发现可以指导未来的糖尿病治疗研究。

科学家开发的晶体结构可以使基于计算的药物发现用于针对胰岛素基因中的i-基序，因为当科学家知道特定的3D形状时，他们可以以数字方式设计分子并对其进行建模以查看它们是否适合。

当科学家知道哪些化学物质最适合药物目标时，他们就可以使用特定的化学物质来开发新药——这个过程称为合理设计。

研究人员表示，作为该类型的第一个晶体结构，除了形成这种DNA形状的胰岛素基因之外，它还可以作为基因组中其他目标的模型。

沃勒博士补充道：“这项研究意味着我们现在可以利用DNA的形状来设计分子来结合这些结构，这些分子可以开发成药物，甚至潜在的药品。”

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