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深入了解将DNA固定在一起的高性能分子胶

大邱庆北科学技术研究所的研究人员提出了一种机制,通过该机制,蛋白质鱼精蛋白调节精子细胞中DNA的包装。这些发现可能对癌症和病毒感染疫苗的开发产生影响。

大流行使RNA疫苗成为公众关注的焦点。病毒的快速突变和控制其传播的迫切需要,使得研究人员迫切需要寻找方法来设计更有效的疫苗来包装和传递免疫系统所需的信息。分子胶为疫苗配方提供了一种浓缩、灭活和保护遗传物质(如DNA和RNA)的方法。鱼精蛋白是一种调节精子细胞中DNA包装的蛋白质,就是这样一种分子胶。但到目前为止,人们对鱼精蛋白诱导DNA凝聚的机制知之甚少。

在最近发表在ACSNano上的一项研究中,由韩国大邱庆北科技学院的YoonheeJang教授和法国图尔大学物理系GREMANCNRS实验室的YvesLansac教授领导的一组研究人员开发了一种模型,用于了解半稀溶液中鱼精蛋白诱导的DNA缩合和解聚。他们发现鱼精蛋白在DNA之间形成了短暂的桥梁,从而诱导了吸引力并使DNA压缩成束。他们进一步发现,用鱼精蛋白“过度充电”溶液会消除吸引力,导致DNA解聚。

“通过进行仅包含静电和空间相互作用的理想化模拟,我们能够证明DNA凝聚是通过调节带正电荷的鱼精蛋白和带负电荷的DNA之间的比率来可逆地调节的。这一结果明确证明了长-DNA包装关键依赖于静电相互作用的非特异性性质的时间命题,”张教授解释说。他们的模拟结果与基于实验室的实验观察相符。

了解鱼精蛋白诱导DNA凝聚的机制可以为精子细胞的发育及其相关生育能力提供有价值的信息。此外,鱼精蛋白诱导DNA凝聚机制的基本设计原则可用于微调疫苗和其他基于基因的疗法的配方。根据Lansac教授的说法,“最近用于预防病毒感染和癌症的mRNA疫苗使用鱼精蛋白作为包装/去包装剂。因此,这项工作可以扩展到研究由鱼精蛋白衍生物控制的mRNA包装/去包装。”

在人类细胞中包装2米长DNA的终极亚细胞艺术现在可以通过科学奇迹来理解,这有望为未来的发现带来价值。正如张教授所观察到的,“我们相信,理解和模拟DNA包装等引人入胜的动态过程背后的分子级原理,不仅将使我们离解开生命起源更近一步,而且在其他各个领域都有应用。例如医药、材料和能源。”

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