劍橋大學的最新研究推翻了數十年來的科學認知,指出DNA鏈在壓力下並非纏繞打結,而是會形成規整的彈簧狀結構,稱為「plectonemes」。這項突破性發現,利用奈米孔技術,揭示了DNA在壓力下的動態行為,可能對理解細胞複製、轉錄以及生物感測技術產生深遠影響。
研究人員透過將DNA置於鹼性鹽溶液中,並施加電壓與流體流動,迫使單一DNA鏈通過極小的奈米孔。此過程導致DNA高速旋轉,產生足夠的扭矩,進而扭曲分子本身。過去被誤認為是DNA打結跡象的不規則電流信號,經更精密的分析後,證實是DNA扭曲形成的規整螺旋,即plectonemes。
劍橋大學物理學家Ulrich Keyser表示,過去將這些信號變化誤認為是DNA打結,但實際上它們是扭矩作用下形成的plectonemes,兩者的物理機制截然不同。研究進一步發現,透過控制DNA的旋轉能力,可以改變plectoneme出現的頻率,證實了扭轉應力是這些結構形成的主要驅動力。
此發現對於理解DNA在細胞複製和轉錄等過程中的動態行為具有重要意義,plectoneme的形成可能是應對這些壓力的一種自然機制。此外,這項研究也對奈米孔技術在生物感測和基因組學研究中的應用提供了新的視角,有助於開發更精確的DNA分析工具。
這項顛覆性的研究成果,不僅挑戰了傳統對DNA結構的認知,也為分子遺傳學、生物技術及基因調控等領域開闢了新的研究途徑,展現了生命物質在微觀層面上適應與組織自身的驚人韌性與秩序。