破解噬菌體特殊DNA有望對抗超級耐藥菌感染 成果在《科學》刊發

近日，天津大學張雁教授聯合上海科技大學趙素文教授、美國伊利諾伊大學Huimin Zhao教授等研究團隊，解析了一種特殊DNA的合成機制，并發現遍布全球的大量能感染細菌的病毒(這種病毒也稱為噬菌體)都含有這種DNA。這項重大發現對生命起源、物種進化、系統生物學的研究具有重要理論意義。該成果潛在應用價值廣闊，包括治療超級耐藥菌感染、新型納米材料制備、DNA信息存貯等。論文4月30日在國際頂級學術期刊《科學》刊發。

據介紹，A、G、C、T四種堿基互補作用的DNA雙螺旋結構構成生命中心法則的基礎。目前唯一例外是1977年，科學家在感染藍細菌的一株噬菌體中發現由Z、G、C、T組成的DNA。這類特殊DNA用二氨基嘌呤(Z)完全取代正常的腺嘌呤(A)，與胸腺嘧啶(T)配對，形成更穩定的三個氫鍵，極大改變了DNA的物理化學特征，然而這類特殊DNA的合成機制及普遍性一直未解。

此次中國科學家找到催化這一特殊DNA合成的多個酶，不僅涉及Z的合成，還包括A的消除。該團隊利用酶水解DNA再進行組分分析的傳統方法，證實了地球上廣泛存在含這類特殊DNA的噬菌體，并用最新一代的納米孔DNA測序技術，對結果進行了進一步驗證。

“我們發現了這種特殊DNA合成機制，從而能夠實現低成本量產，拓展了DNA在新材料、信息存儲等多方面的可應用性。“張雁教授介紹，通過設計DNA序列，使其在納米甚至更小的尺度折疊成各種形狀。新型DNA的Z堿基可以使DNA信息存儲獲得加密、分類等功能。

此外，抗生素濫用引起的超級耐藥菌是人類醫學面臨的重大問題，抗生素在動物飼料以及食品防腐中的濫用也亟需替代。噬菌體是細菌的天敵，此次研究團隊發現的這種特殊DNA不被細菌的防御機制識別，裝備了這類DNA的噬菌體對細菌更具殺傷力，作為廣譜性殺菌生物制劑在醫藥、畜牧養殖、食品防腐等領域的應用也具有廣闊前景。(陳曦 趙暉)