由伦敦大学学院领导的一个研究小组揭示了胰岛素基因的另一种DNA形状的第一个晶体结构。

人们普遍认为DNA是由相互缠绕的两条链组成的，即所谓的双螺旋结构，但DNA也有可能改变形状和结构。这项发表在《Nature Communications》杂志上的新研究首次通过结晶揭示了一种名为i-motif的DNA的结构细节。

联合主要作者Zoë Waller博士(伦敦大学学院药学院)说:“DNA是我们的遗传物质，它的结构通常看起来有点像一个被称为双螺旋的扭曲的梯子。这种形状是标志性的，但存在其他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。”

研究人员专注于i基序DNA，它具有类似于结的连锁结构，直到2018年才被证实在活的人类细胞中发现。伦敦大学学院药学院Zoë Waller此前人们已经知道，胰岛素基因中有一个DNA区域可以折叠成不同的DNA结构和形状。人们还知道，这一DNA区域在人与人之间是不同的。我们的工作表明，这些不同的序列变体折叠成不同的DNA形状。”科学家们采用了一种晶体学技术，将含有DNA的溶液浓缩，使晶体形成，这是研究人员使用x射线晶体学观察DNA结构的重要方法。

Waller博士解释说:“我们能够结晶出一种叫做‘i基序’的四链DNA结构。我们的晶体使我们能够通过x射线准确地确定DNA的结构。这表明，某些DNA序列具有特殊的、额外的相互作用，这有助于它们更容易形成不同的DNA结构。”

研究小组证明，胰岛素基因的不同序列变体形成了不同的DNA结构，这反过来又会影响胰岛素的开启或关闭。

通过展示DNA的形状如何影响胰岛素基因的功能，他们希望他们的发现可以指导未来糖尿病治疗的研究。科学家们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的i-motif，因为当科学家们知道特定的3D形状时，他们可以数字化地设计分子并对其进行建模，看看它们是否合适。当科学家们知道哪一种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开发新药——这一过程被称为理性设计。

作为这种类型的第一个晶体结构，研究人员表示，除了胰岛素基因(形成这种形状的DNA)外，它还可以作为基因组中其他目标的模型。

Waller博士补充说:“这项研究意味着现在我们可以利用DNA的形状来设计分子来结合这些结构，这些结构可以被开发成药物，甚至有可能成为药物。”

这项研究是由英国糖尿病协会资助的。

伦敦大学学院药学院(UCL School of Pharmacy)在表征另类DNA结构方面有着悠久的历史，从2011年的一项研究中发现了一种名为G-四重体的不同DNA结构的第一个晶体结构，到2018年发现人类端粒可以形成连接。