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1、,DNA上的第六元素硫及其修饰,科学界以往认为，DNA是由五种元素碳、氢、氧、氮、磷构成的四种核苷酸序列。,DNA的双螺旋结构,环球科学2007十大科学新闻揭晓环球科学杂志是科学美国人中文版.,NO.1 人造生命诞生 NO.2 用人体皮肤细胞制造出“类胚胎干细胞”NO.3 嫦娥一号升空，亚洲向月球进军NO.4 太阳系外发现“第二地球”NO.5 IPCC确认是人类导致气候变化，各国制定应对方案NO.6 发现构成DNA的第六元素NO.7 人类癌症基因组计划启动NO.8 个人基因组时代来临NO.9 在土卫六泰坦上发现液态湖泊NO.10 世界第一台分子机器诞生,2007年8月26日，上海交通大学微生物
2、代谢重点实验室宣布，他们发现DNA中存在第六种元素硫。DNA是生命的物质基础，科学界以往认为，它是由五种元素碳、氢、氧、氮和磷构成的。该实验室的科学家发现，许多微生物合成DNA后，还会进行一种叫“硫修饰”的工作，它们依靠基因组中的硫元素，改变遗传特性。这一发现开创了分子生物学的新领域DNA硫修饰的研究，引起了国际上的高度重视。如果能够干扰这种“硫修饰”，就可能改造病菌，化解它们对人体的危害。药物的研发也可借鉴大自然中硫修饰的过程，通过基因药物，对癌症、艾滋病患者的DNA进行人工修饰，治疗疾病。,那他们到底是怎样发现这第六元素并对其进行深入研究的呢？,1987年底的一天，邓子新和同事周秀芬在做一
3、批细菌DNA的电泳实验时，发现在同一块电泳凝胶上，一些细菌的DNA发生了降解而另一些细菌的DNA则不降解。这是一个芝麻般小的现象，对这个现象在很多文献中都有一个同样的解释，即认为是人工操作中不小心污染了核酸酶造成的,显然不值得一提。,但整个DNA的提取、电泳等过程都是一个人操作的，为什么在同样的环境、操作方法和实验条件下不同生物来源的DNA会出现降解特性完全相反的差异呢？这不应该是DNA提取过程中人工操作的问题，倒像是由不同生物自身的遗传特性决定的。,这会不会是DNA上已知的甲基化修饰,或者是一种新的甲基化修饰呢？是他们配制的这批电泳缓冲液中污染了金属离子,或者是污染了微生物进而产生了可降解D
4、NA的某种酶？DNA上是否结合了未知的蛋白质或抗生素？邓子新和周秀芬用排查法一一排除了这些假设，都不是，那究竟应该是什么呢？,1997年，邓子新和同事将有关基因分离出来，分析结果暗示，这些基因编码的蛋白质与硫有关。第一次拿到DNA上存在硫修饰的证据虽然已经证实细菌的DNA上掺入了硫元素，但具体是在什么位置掺入的呢？这需要弄清楚这种DNA硫修饰的精细化学结构。,他们利用高压液相色谱和质谱技术，成功解析出DNA硫修饰的精细化学结构为“R-构象的磷硫酰”。这是在DNA骨架上发现的第一种生理性修饰。,DNA骨架上硫修饰的化学结构示意图,他们同时证实了将硫掺入到DNA中的过程是由5个酶协同完成的。在很多
5、细菌中都发现了这套酶，但还没有人在高等生物中寻找或找到过。,Phosphorothioation of DNA in bacteria by dnd genes Lianrong Wang,Shi Chen,Tiegang Xu,Koli Taghizadeh,John S Wishnok,Xiufen Zhou,Delin You,Zixin Deng,Peter C DedonSUMMARY:Modifications of the canonical structures of DNA and RNA play critical roles in cell physiology,DNA
6、replication,transcription and translation in all organisms.We CONTEXT:The DNA degradation(Dnd)phenotype was observed during electrophoresis of genomic DNA from Streptomyces lividans and many other distantly related bacteria and was thought to involve a postreplicative DNA modification that reacts wi
7、th a.Nature Chemical Biology 3,709-710(01 Nov 2007)Brief Communications,1965年，瑞士科学家沃纳阿贝尔(Werner Arber)根据在实验中观察到的现象，首次提出细菌的限制甲基化修饰系统机制。如今，在天然DNA骨架上发现的硫修饰构成了对DNA结构的又一新补充。,在医学领域，很多致病菌的DNA就有硫修饰功能，这提示科研人员，如果能够干扰这种“自我修饰”，就可能改造这些病菌，化解它们对人体的危害。而药物的研发则可借鉴大自然中硫修饰的过程，通过“基因药物”，对癌症、艾滋病患者的DNA进行“人工修饰”，达到治疗疾病的目的。那是
8、谁带领这个团队发现了DNA第六元素硫及成功解析出DNA硫修饰的精细化学结构为“R-构象的磷硫酰”的呢？,邓子新：1957年，出生在湖北省房县城关镇小西关村的农家，微生物学家，中国科学院院士，上海交通大学教授。1982年毕业于华中农业大学微生物专业，1984年被选派到英国约翰因纳斯研究中心，1988年回国任华中农业大学讲师、副教授、教授，2000年来到上海交大任教。,砷元素与生命,三氧化二砷:传统中药砒霜,加利福尼亚州莫纳湖(Mono Lake),美国宇航局(NASA)天体生物学家费丽莎乌尔夫-西蒙(Felisa Wolfe-Simon),Image of GFAJ-1 grown on pho
9、sphorus.,Image of GFAJ-1 grown on arsenic,A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of PhosphorusFelisa Wolfe-Simon,1,2*Jodi Switzer Blum,2 Thomas R.Kulp,2 Gwyneth W.Gordon,Shelley E.Hoeft,2 Jennifer Pett-Ridge,4 John F.Stolz,5 Samuel M.Webb,6 PeterWeber,4 Paul C.W.Davies,1,7 Ariel D.Anbar,1,3,8 Ronald S.Oremland2Published 2 December 2010 on Science ExpressDOI:10.1126/science.1197258,这是真的吗?,最新研究认为细菌DNA不会吸收砷作为基本成分时间：2012-02-03 16:11:09,
