从头开始为了验证这个猜想,他们选择了一种可以感染不动杆菌的噬菌体SH-AB 15497 。由于噬菌体DNA序列的特殊性,只能通过化学分析方法——液相色谱和纳米孔测序技术进行测序 。
Z碱基合成相关酶基因在各种噬菌体基因组中的分布(图片来自论文)
通过与上海科技大学赵教授和美国伊利诺伊大学团队的合作,张艳教授等人最终确认噬菌体SH-Ab 15497的DNA中的碱基组成为Z、T、G、c,在培养噬菌体时,他们发现当他们感染细菌时,能够快速裂解细菌,这意味着细菌的“免疫系统”失效,新的DNA组成并不影响噬菌体的繁殖 。
在《科学》杂志的另外两篇论文中,一项研究证实了PurZ在通过可以感染弧菌的噬菌体合成Z碱基中的关键作用 。此外,PurZ似乎与古细菌中的PurA相似 。另一篇文章表明,通过长尾噬菌体将PurZ酶基因连接到DNA上的DNA聚合酶与细菌中含有的DNA聚合酶I非常相似 。这一发现表明,很久以前,细菌中就存在Z碱基和A碱基 。
可解决的问题Z碱基的发现不仅动摇了克里克和沃森在1953年提出的DNA双螺旋结构,而且促进了更多实用研究的发展 。“目前我们只知道这种DNA的分子结构更加稳定,其他理化性质还需要进一步研究,”张艳教授说 。“然而,有了目前发现的PurZ等酶,我们就可以大量、低成本地合成这些酶来合成这种DNA,然后确认并利用它的特性 。”
这些应用将扩展到许多方面,如DNA折纸,DNA存储技术和噬菌体治疗 。这种DNA比传统DNA更稳定,可能会增加DNA折纸结构的稳定性和折叠效率 。新碱基的加入可以增强DNA存储中信息加密的能力 。
在公共卫生领域,超级耐药细菌的传播正在使更多的抗生素失效 。然而,噬菌体疗法让人们看到了对抗耐药细菌的一线希望 。然而,目前,这种疗法仍然存在一个障碍 。不是所有的噬菌体都能起作用 。在治疗特定的超级耐药细菌感染时,往往需要在各种环境中寻找一些具有特定作用的噬菌体,这是一项极其繁琐的工作 。这些含有新DNA的噬菌体可以忽略细菌中的“免疫系统”,并可能在这种治疗中发挥作用 。
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