当DNA被轻轻拉伸时，它实际上会变得更紧，而不是像预期的那样解旋。这一违反直觉的发现可能最终有助于解释蛋白质如何与DNA结合。研究人员在本周的《自然》杂志上报道了这一成果。

“这是一个非常巧妙且有趣的结果，对于理解DNA的基本性质至关重要。”美国罗格斯大学的Wilma Olson说。

十多年来，科学家们一直在单分子水平上研究DNA的机械特性。但此前的研究并未观察到DNA在轻轻拉伸时会发生超螺旋。

为了拉伸DNA，Bustamante及其研究小组将一个磁珠附着在DNA分子的一端，另一端固定在玻璃上，然后使用磁性镊子来回拉动磁珠和DNA，以测量DNA的扭曲程度。他们将荧光磁珠附着在双链DNA分子的中间，位于一个单链缺口下方，作为磁珠转子。通过改变磁珠转子的角度，利用落射荧光显微镜观察DNA扭曲引起的位移。

Bustamante和同事发现，在轻柔拉伸过程中，DNA分子实际上变得更紧（与预期的解旋相反），在30皮牛顿的拉力下达到最大紧度。当拉伸超过这一水平时，DNA开始解旋。同样，通过磁珠转子拉伸DNA也会导致其超螺旋。研究者建立了一个DNA数学模型，显示当DNA分子被拉伸时，双螺旋结构的半径减小，这可能是超螺旋的原因。

这些发现可能解释了为什么之前的研究观察到DNA抵抗扭曲的现象。双链DNA分子的外部螺旋在扭曲时被压缩。研究者表示：“令人惊讶的是，在发现DNA结构53年后，DNA中仍然存在神秘之处等待发现。”Bustamante说。

巴黎的Timothée Lionnet也发现了类似的结果，但他没有参与这项研究。“这项工作对建立DNA-蛋白质相互作用模型具有重要意义。例如，它有助于理解蛋白质如何识别特定序列。”他说。

这些发现表明，DNA结合蛋白必须通过DNA分子的拉伸和扭曲来识别不同长度的结合位点。Bustamante说：“检测DNA序列如何对扭曲做出反应是一件非常有趣的事情。这可以通过在单分子水平上比较几条DNA序列来实现。”Lionnet补充道。

“我们也可以回顾过去的晶体学实验来验证这些结果，寻找序列、长度与之前被忽视的扭矩之间的关系。”Bustamante指出。

接下来的实验还可以研究其他DNA双螺旋几何构型，除了细胞中主要存在的B型DNA外。“RNA中的双螺旋结构是A型，我们也想知道它们的行为。转录过程中的DNA-RNA杂合体，我们打算自己研究。”Bustamante说。