據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)3月19日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國南加州大學(xué)和能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光源（ALS）最近發(fā)現(xiàn)，在氫鍵被封鎖的情況下，質(zhì)子也能通過一種完全不同的途徑實(shí)現(xiàn)遷移。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《自然·化學(xué)》上。

　　氫鍵在DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）中連接著互補(bǔ)編碼基因的堿基對(duì)，構(gòu)成了各種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，在生物化學(xué)中很重要。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，只有形成了氫鍵才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)子遷移，氫鍵網(wǎng)絡(luò)就像一種“質(zhì)子線”。

　　研究核苷酸的結(jié)構(gòu)對(duì)了解它們的生物學(xué)功能具有重要意義。RNA與DNA有3個(gè)相同的堿基對(duì)：腺嘌呤、胞嘧啶和鳥嘌呤，不同的是第4個(gè)，在DNA是胸腺嘧啶，而在RNA中是尿嘧啶。尿嘧啶環(huán)與其他堿基之間的連接通常在一個(gè)平面上，而一種Pi鍵能讓它們形成垂直連接，這種“Pi堆疊”對(duì)構(gòu)造DNA和RNA、蛋白質(zhì)折疊及其他結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

　　為了研究DNA和RNA中堿基的連接機(jī)制，南加州大學(xué)理論研究小組安娜·克雷洛夫小組制作了環(huán)形尿嘧啶二聚體的分子模型，標(biāo)記為“1，3-二甲基尿嘧啶”，研究它們被離子化以后會(huì)發(fā)生什么情況。

　　伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究小組先使甲基化的尿嘧啶單體和二聚體生成了一束氣態(tài)分子束，然后用ALS同步加速器中的一束高能紫外光使它們離子化，再用物質(zhì)分光譜檢測(cè)生成物質(zhì)量，研究尿嘧啶對(duì)外來能量有什么反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，離子化過程中出現(xiàn)了質(zhì)子遷移，卻沒有形成氫鍵，二聚體分成兩個(gè)單體，其中一個(gè)單體被質(zhì)子化。再次經(jīng)過含氘的二甲基尿嘧啶實(shí)驗(yàn)，證明這種質(zhì)子遷移確實(shí)來自甲基，而不是芳香族的碳?xì)滏I位。

　　研究人員解釋說，計(jì)算顯示，在“Pi堆疊”堿基對(duì)和氫鍵堿基對(duì)中都有質(zhì)子遷移反應(yīng)，但二者有本質(zhì)的區(qū)別。甲基化二聚體發(fā)生的質(zhì)子遷移中，兩個(gè)單體之間的重新組合降低了能量門檻，使得發(fā)生質(zhì)子遷移只需0.6電子伏。

　　伯克利實(shí)驗(yàn)室小組領(lǐng)導(dǎo)艾米爾·格蘭指出，將尿嘧啶在氣體狀態(tài)離子化的模型系統(tǒng)與活組織中的情況完全一樣。（記者常麗君）