科学家捕获了有史以来最高分辨率的单个DNA分子图像，显示了原子在如何“扭曲舞动”，这使人们能够绘制和观察DNA单链中每个原子的运动和位置。

许多人都知道，DNA的分子结构为双螺旋形，为什么会发生“扭曲”？这得从DNA简单说起。

DNA或脱氧核糖核酸是几乎所有具有遗传信息的生物中的复杂化学物质，可在几乎所有有机体中携带遗传信息，它位于细胞核的染色体中，人体内几乎每个细胞都具有相同的DNA。

它由四个化学碱基组成：腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。双螺旋DNA的结构来自腺嘌呤与胸腺嘧啶的结合和胞嘧啶与鸟嘌呤的结合。

人类DNA包含30亿个碱基，其中超过99％的碱基在所有人中都相同。碱基的顺序决定了哪些信息可用于维护生物，类似于字母构成句子的方式。DNA碱基彼此配对，还连接到糖分子和磷酸盐分子，结合形成核苷酸。这些核苷酸排列在两条长链中，形成一条称为双螺旋的螺旋。双螺旋看起来像一个梯子，碱基对形成梯级，糖和磷酸盐分子形成垂直侧板。

最近在人类活细胞内首次发现了一种新的DNA形式，名为i-motif的形式看起来像是DNA的扭曲“结”，而不是众所周知的双螺旋。i-motif，全称：intercalated-motif DNA，译为：插入基序DNA，是富含胞嘧啶的四链四链体DNA结构，类似于在富含鸟嘌呤的DNA区域中形成的G-四链体结构。

插入基序DNA复合物主要存在于细胞周期的G1期和启动子区域，可能会影响读取哪些基因序列，并可能在确定打开或关闭哪些基因方面发挥作用。正在进行实验研究来确定插入基序DNA作为生物传感器和纳米机器的纳米技术中的作用，并且甚至被认为在癌症治疗的发展中起着作用。

如图所示DNA微小分子：细胞联结起来形成循环，微型圆圈是圆形的DNA元素，科学家更容易编程和操纵。DNA分子的两端连接形成一个环，剥去了抗生素抗性标记或复制起点。它们可用于在细胞和组织中产生持续表达，可用于基因治疗。

斯坦福大学的研究表明，DNA小圆圈是健康和衰老的潜在指标，并可作为疾病的早期标记。对小圆圈的特写分析显示它们可以非常活跃。对于它们的起皱、起泡、扭结、变形和奇怪的形状，科学家说，有一天将能够控制这些形状，从而针对疾病制定针对性的治疗方法。

视图以前所未有的细节展示了当DNA挤在细胞内部时，施加于其上的应力和应变如何改变其形状。以前，科学家只能使用仅限于拍摄静态图像的显微镜才能看到DNA，而视图则揭示了原子的运动。

视图是如此详细，可以看到DNA的标志性双螺旋结构，但是当与模拟结合时，研究人员能够看到DNA中每个单个原子的位置以及它如何扭曲和扭曲。

每个人类细胞都含有两米长的DNA，为了适应我们的细胞，它已经进化为扭曲、转动和卷曲。这意味着环状DNA在基因组中无处不在，形成扭曲的结构，与放松的对应结构相比，它们显示出更多的动态行为。

研究小组研究了DNA的小圆环，这很特别，因为该分子的两端都连接在一起形成一个环。这个循环使研究人员能够给DNA小圆圈额外的扭曲，使DNA更加活跃。当研究人员对轻松的DNA成像而没有任何扭曲时，他们发现它几乎没有作用。但是，当他们给DNA加上额外的扭曲时，它突然变得更加动态，可以看出它们采用了一些非常奇特的形状。

科学家发现这些奇异的舞动是找到DNA结合伴侣的关键，因为当它们采用更广泛的形状时，那么更多种类的其他分子就会发现它具有吸引力。

能够如此详细地研究DNA，可以利用扭曲和紧缩的DNA圈如何挤入细胞的方式来加速新基因疗法的发展。

美国得克萨斯州休斯敦贝勒医学院的Lynn Zechiedrich教授说，“它们以惊人的细节显示出它们如何起皱，起泡，扭结，变性和奇怪的形状，我们希望有一天能够控制它们。”

这项工作表明，物理定律同样适用于微小的环状DNA，就像它们适用于亚原子粒子和整个星系一样。“我们可以使用超级计算机来了解扭曲DNA的物理原理。这将有助于研究人员设计定制的小圆圈以备将来使用。”