1953年，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)。自此，科學(xué)界掀起了一場對這個生命體zui基本構(gòu)建模塊進行圖繪、研究和測序的革命。

DNA對代代相傳的遺傳物質(zhì)進行編碼。要將DNA中編碼的信息制成生命所必需的蛋白質(zhì)和酶，核糖核酸（RNA）發(fā)揮著中介作用。RNA是一種可在細(xì)胞核糖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的單鏈遺傳物質(zhì)。雖然其在通常情況下是單鏈的，但是某些RNA序列也能像DNA一樣形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

1961年，亞歷山大·里奇、大衛(wèi)·戴維斯、沃森以及克里克提出假說，被稱為poly（rA）的RNA可形成一種平行鏈的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

50多年后，加拿大麥吉爾大學(xué)的科學(xué)家成功結(jié)晶出一個RNA短序列——poly（rA）11，并利用加拿大光源（CLS）和康奈爾高能同步加速器收集到的數(shù)據(jù)證實了poly（rA）雙螺旋假說。

poly（rA）的詳細(xì)三維結(jié)構(gòu)圖已由麥吉爾大學(xué)生物化學(xué)教授卡勒·格林、德國哥廷根大學(xué)喬治·賽爾德雷克以及加拿大康考迪亞大學(xué)克里斯多夫·萬茲共同發(fā)表。萬茲和格林均是魁北克結(jié)構(gòu)生物學(xué)協(xié)會GRASP的成員。他們的研究成果發(fā)表在德國《應(yīng)用化學(xué)》版上。

負(fù)責(zé)指導(dǎo)麥吉爾大學(xué)生物納米機械培訓(xùn)計劃的格林博士稱：“經(jīng)過50多年的研究，能確認(rèn)出一種新的核酸結(jié)構(gòu)是非常罕見的，所以當(dāng)我們偶然發(fā)現(xiàn)這種不尋常的poly（rA）結(jié)晶時，我們興奮得跳了起來。”

格林說，RNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確認(rèn)，將在生物納米材料和超分子化學(xué)的研究上具有十分有趣的應(yīng)用。核酸具有驚人的自我識別特性，將其作為基礎(chǔ)材料或可構(gòu)建出生物納米機械——利用合成生物學(xué)制成的納米級器件。

格林補充說，生物納米機械的優(yōu)勢在于體積非常小、生產(chǎn)成本低、便于修改。許多生物納米機械已經(jīng)影響到我們的日常生活，如酶、傳感器、生物材料和醫(yī)學(xué)療法。RNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確認(rèn)，可能會產(chǎn)生各種下游效益，如治療和治愈艾滋病，或是幫助生物組織再生。

研究人員表示，poly（rA）結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，凸顯了基礎(chǔ)研究的重要性。他們目前正在尋找細(xì)胞如何將mRNA（信使核糖核酸）轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)的信息。

在此項實驗中，研究人員使用從加拿大光源的高分子結(jié)晶設(shè)施（CMCF）獲取的數(shù)據(jù)，成功地解決了poly（rA）11 RNA結(jié)構(gòu)問題。

CMCF科學(xué)家*·佛杰說，實驗在確認(rèn)RNA結(jié)構(gòu)上是非常成功的，也許會對探尋遺傳信息如何在細(xì)胞內(nèi)存儲產(chǎn)生影響。雖然DNA和RNA都攜帶有遺傳信息，但它們之間也存在不少差異。mRNA分子帶有poly（rA）的蹤跡，其化學(xué)特性與結(jié)晶中的分子相同。poly（rA）是一個重要的生理學(xué)結(jié)構(gòu)，尤其是在mRNA高局部濃度的條件下，細(xì)胞受到壓力，mRNA在細(xì)胞內(nèi)以顆粒形式聚集時就會發(fā)生這種情況。有了這些信息后，研究人員將繼續(xù)描繪RNA的各種結(jié)構(gòu)，并揭示其在新型生物納米機械設(shè)計中扮演的角色。

Poly（rA）結(jié)構(gòu)研究得到了加拿大自然科學(xué)和工程研究理事會、加拿大創(chuàng)新基金、魁北克政府、康考迪亞大學(xué)和麥吉爾大學(xué)的資金支持。