科学家观察到DNA开始解旋瞬间

来源：科技日报| 2025-03-21 11:34:36|

阿卜杜拉国王科技大学的一项开创性研究首次直接观察到了DNA开始解旋的瞬间，揭示了使细胞能够准确复制其遗传物质的基本机制。这项研究使用冷冻电子显微镜和深度学习技术，捕捉到解旋酶与DNA相互作用的精微细节，提供了迄今为止最详尽的DNA解旋过程。相关论文发表在最新一期《自然》杂志上。

尽管科学家早已知道，解旋酶在DNA复制过程中起着关键作用，但对其如何与DNA和ATP（三磷酸腺苷）协同工作，驱动DNA解旋的具体机制一直不清楚。此次研究表明，解旋酶通过15个原子状态，逐步解开DNA双螺旋结构。这一过程不仅标志着解旋酶研究的里程碑，也是在原子分辨率下观察酶动态行为的重大突破。

DNA复制的第一步，是解旋酶将双链DNA拆分为两条单链，这一步骤对于后续复制至关重要。解旋酶作为“纳米机器”，利用ATP作为能量来源，沿着DNA移动并解开双螺旋。随着ATP被消耗，解旋酶克服物理限制向前推进，逐渐增加系统的熵（无序度），从而实现DNA的分离。

特别值得注意的是，解旋酶并非一次性完全解开DNA，而是通过一系列构象变化逐步破坏和分离DNA链。这种机制类似于捕鼠器中的弹簧，每当ATP被水解时，解旋酶就被推向前进，拉开DNA链。研究还发现，两个解旋酶可以在DNA上的不同位置同时工作，协调地在两个方向上解开DNA，提高了能量效率。

这些发现不仅增进了人们对生命基本科学问题的理解，也为开发新型纳米技术提供了灵感。基于解旋酶设计的节能机械系统，可以模仿其高效能机制，用于执行复杂的驱动任务。

上一篇：世界最小LED问世
下一篇：最后一页

本文相关推荐

青海省政府与中船重工签署战略合作框架协议

精彩图集

精彩文章

科学家观察到DNA开始解旋瞬间

01月01日 08:00

世界最小LED问世

记者20日从浙江大学获悉，该校光电科学与工程学院海宁国际联合学院狄大卫教授和赵保丹研究员团队，成功研发出微米和纳米钙钛矿LED，其降尺寸过程仅造成微弱的性能损耗。其中，最小尺寸仅为90纳米的纳米钙钛矿LED，为迄今为止公开报道的最小LED像素。相关研究论文发表在国际期刊《自然》上。“降尺度”在电子科学中特指缩小基本器件尺寸的过程。随着信息技术的发展，器件微型化成为科学家的追求目标。狄大卫介绍，目前世界最先进的显示技术是基于Ⅲ-Ⅴ族半导体的微型发光二极管，可实现超高清、超高精度的光电显示。但受限于复杂的工艺技术，微型发光二极管制造成本极高，当像素尺寸减小...

01月01日 08:00

神舟十九号航天员乘组将择机实施第三次出舱活动

记者3月20日从中国载人航天工程办公室3获悉，神舟十九号航天员乘组将于近日择机实施第三次出舱活动。据悉，自北京时间2025年1月21日圆满完成第二次出舱活动以来，神舟十九号航天员乘组先后开展了交会对接在轨训练及全系统压力应急演练，稳步推进空间生命科学与人体研究、微重力物理和空间新技术等领域实（试）验任务。同时，为稳妥做好此次出舱活动，乘组进行了站内环境监测与设备检查维护、物资清点等第三次出舱活动准备工作。目前，空间站组合体运行稳定，神舟十九号航天员乘组状态良好。

01月01日 08:00

小型机器人漫步万米深海

在地球最深处马里亚纳海沟的万米深渊，压强相当于一个指甲盖上站了一头一吨重的犀牛，温度接近冰点。此前，能到达这里的深海机器人，多为重量达数吨的刚性体大型潜航器。如今，一台身长不到50厘米、体重仅1500克的“小精灵”来到这一曾经的小型机器人“禁区”，为深海探索带来更多可能性。相关研究成果3月20日发表于国际学术期刊《科学·机器人》。这一能在万米深海实现多模态运动的小型深海可变形机器人由北京航空航天大学机械工程及自动化学院研究团队联合中国科学院深海科学与工程研究所、浙江大学历时6年共同研发。研究团队从蝙蝠鱼的运动模式中汲取灵感，设计出能够游动、滑翔、爬行的多...

01月01日 08:00