脱氧核糖核酸抵御紫外损伤的新发现

　　

生物通报道：俄亥俄州立大学的化学家探测出单个核苷酸吸收紫外线后的一种非比寻常的高能态（high-energy state），这是研究人员首次对“暗”能态（"dark" energy state）的探测。之所以被称为暗能态是因为其不能被研究其他高能态的荧光技术所检测。研究人员发现当DNA被紫外光“轰击”后会采取多种机制驱散能量，结果刊登于《PNAS》。

紫外光能够引起遗传突变，导致癌症等疾病。DNA分子驱散紫外光的能量越快，其受损的几率越小。所以比紫外光产生的状态持续时间更长的暗能态，可能与DNA损伤有关。

理论上已经证实暗能态存在（发音为n-pi-star）的可能性，其它实验也提示了暗能态的存在，此次研究首次证明五种最基本的遗传密码中的三种——胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶存在暗能态。

俄亥俄州立大学化学副教授Bern Kohler说，对溶液中单个碱基的暗能态的检测有助于计算其在DNA双螺旋中出现的频率。Kohler等发现有紫外光时，这三种碱基通过暗能态将能量驱散。然后，能量通过一系列能级、以荧光形式被驱散。这种“明亮”能级驱散能量的速度更快，不到1皮秒。

在对单一碱基进行检测时发现，暗能态持续10－150皮秒，比光亮状态长好多。“我们想知道是什么赋予DNA抵抗紫外光损伤的能力，” Kohler说，“2000年，我们发现一个DNA碱基能够在不到1皮秒的时间内驱散能量，现在我们知道还有相对时间更长的能态。”

“可以看出DNA驱散能量的过程中有一系列能态，这是我们对DNA光稳定性所掌握知识的重新认识。”直至目前，人们对DNA暗能态的了解与对宇宙中暗物质的了解程度差不多，没有直接的证据。俄亥俄州立大学研究人员采用的是一种被称为瞬时吸收的技术（原理是分子吸收特定波长的光），可研究发生在不到1皮秒中的事件，结果发现DNA依据所拥有的DNA碱基种类以及碱基上是否有糖分子，通过暗能态将紫外光驱散。接下来，Kohler等寻找暗能态与DNA损伤之间的关系。

“长期的（暗能）态会有什么样的光学后果？是我们所知的引发损伤的一些光学产物的前体物质吗？” Kohler说，“它们将我们对DNA电子状态不断增长的认识与引起DNA损伤的光学产物联系在一起。”合作者包括俄亥俄前博士后研究员Carlos E. Crespo-Hernandez、前博士生Patrick M. Hare。（生物通记者 小粥）