科技日报消息，张梦然报道
来自阿卜杜拉国王科技大学的一项具有划时代意义的研究，首次直接观察到了DNA开始解旋的瞬时动态，为我们揭示了细胞精确复制遗传物质的基本机制。借助冷冻电子显微镜与先进深度学习技术的结合，该团队成功捕捉到了解旋酶与DNA相互作用的微妙瞬间，为我们带来了迄今为止最为详尽的DNA解旋过程可视化。相关成果已刊登在最新一期的《自然》杂志上。
据物理学家网提供的DNA示意图显示，科学家们早已理解解旋酶在DNA复制过程中的重要性，然而关于它如何与DNA以及ATP协同工作、驱动DNA解旋的具体机制一直是未知的谜团。现在，这项研究为我们揭开了解旋酶工作的秘密。结果显示，解旋酶经历了15个原子状态的转变，逐步解开DNA的双螺旋结构。这一重大发现不仅标志着解旋酶研究领域的一大进步，也代表着在原子分辨率下观察酶动态行为的重大突破。
在DNA复制的首个步骤中，解旋酶扮演着至关重要的角色。它将双链DNA拆分成两条单链，为后续复制过程铺平道路。解旋酶就像是一个纳米机器，利用ATP作为能量来源，沿着DNA移动并逐步解开双螺旋结构。随着ATP的水解，解旋酶能够克服物理限制向前推进，同时增加系统的无序度，最终实现DNA的分离。
值得注意的是，解旋酶并不是一次性完全解开DNA，而是通过一系列构象变化逐步分离DNA链。这一过程类似于捕鼠器中的弹簧机制。每当ATP被水解时，解旋酶就会向前推进并拉开DNA链。研究还发现两个解旋酶能够在DNA上的不同位置同时工作，以协调的方式在两个方向上解开DNA，这显著提高了能量效率。
这项研究不仅深化了我们对生命基本问题的理解，也为新型纳米技术的开发提供了灵感和思路。未来，我们可以模仿解旋酶的高效工作机制，设计出更节能的机械系统来执行复杂的驱动任务。总编辑认为这项关于DNA解旋的开创性研究意义重大，它不仅深化了我们对遗传物质复制机制的理解，也提高了我们对细胞内复杂“分子机器”运作的认识。更重要的是，通过观察DNA解旋过程的直接证据，我们可以从自然界的精妙弹簧机制中汲取灵感，为新型机械系统的开发提供新思路。这项研究不仅让我们更深入地了解生命的本质，同时也开启了探索自然界奥秘的新篇章。
