已经在人的活细胞中追踪了四链DNA的形成，从而使科学家们能够了解其工作原理及其在癌症中的可能作用。

DNA通常形成1953年发现的经典双螺旋形状-两股彼此缠绕。试管中已经形成了其他几种结构，但这并不一定意味着它们在活细胞内形成。

先前已在细胞中检测到称为DNA G-四链体(G4s)的四重螺旋结构。然而，所使用的技术需要杀死细胞或使用高浓度的化学探针来可视化G4的形成，因此直到现在，还没有追踪到它们在正常条件下在活细胞中的实际存在。

剑桥大学，伦敦帝国理工学院和利兹大学的一个研究小组已经发明了一种荧光标记，该标记能够附着在活人细胞中的G4上，使他们能够首次看到该结构的形成方式及其在其中的作用。细胞。

该研究今天发表在《自然化学》上。

重新思考DNA的生物学

首席研究员马可·迪·安东尼奥博士(Marco Di Antonio)博士在剑桥大学尚卡尔·巴拉苏布拉曼尼爵士爵士实验室开始工作，现在领导帝国大学化学系的研究团队说：“我们第一次能够证明正常细胞过程中存在的四螺旋DNA是一种稳定的结构，这迫使我们重新思考DNA生物学，这是基础生物学的新领域，并可能为诊断开辟新途径和治疗癌症等疾病。

“现在我们可以实时追踪细胞中的G4，我们可以直接询问它们在生物学上的作用。我们知道它在癌细胞中似乎更为普遍，现在我们可以探究它在发挥什么作用，以及潜在地如何阻止它。设计新疗法。”

研究小组认为，G4s在DNA中形成是为了暂时保持其开放并促进转录等过程，在该过程中读取DNA指令并制备蛋白质。这是“基因表达”的一种形式，其中DNA中的部分遗传密码被激活。

G4似乎更常与癌症相关基因相关联，并在癌细胞内被大量检测到。研究小组说，由于现在能够一次成像单个G4，因此他们可以追踪其在特定基因中的作用以及它们在癌症中的表达方式。这些基本知识可能会揭示中断该过程的药物的新靶标。

自然形成

该团队在能够对单个G4进行成像方面的突破来自对通常用于探测细胞工作的机制的重新思考。以前，研究小组使用的抗体和分子可以发现并附着在G4上，但是这些抗体和分子需要非常高浓度的“探针”分子。这意味着探针分子可能会破坏DNA并实际上导致它们形成G4，而不是检测到它们自然形成。

现为利兹大学物理与天文学与食品科学与营养学院的学者Aleks Ponjavic博士在David Klenerman爵士的实验室中共同领导这项研究，并开发了用显微镜可视化新荧光标记物的方法。

他说：“科学家们需要特殊的探针来观察活细胞中的分子，但是这些探针有时会与我们试图观察的物体发生相互作用。通过单分子显微镜，我们可以观察到比以前使用的探针低1000倍浓度的探针。在这种情况下，我们的探针可以在不影响其稳定性的情况下与G4结合仅几毫秒，这使我们能够在不受外界影响的情况下研究G4在其自然环境中的行为。”

对于新探针，研究小组使用了一个非常“明亮”的少量荧光分子，该分子旨在很容易地粘附在G4上。少量表示他们不希望对细胞中的每个G4进行成像，而是可以识别和跟踪单个G4，从而使他们能够了解其基本生物学作用，而又不影响其在细胞中的总体患病率和稳定性。

研究小组能够证明G4的形成和消散速度非常快，这表明它们只会形成某种功能，如果它们持续时间过长，可能会对正常的细胞过程产生毒性。