DNA 雙股維持結合狀態，疏水性才是背後關鍵力量

我們普遍認為 DNA 靠著「氫鍵」來維持雙股螺旋結構，但一篇新的實驗研究指出，疏水力才是型塑 DNA 雙螺旋結構的關鍵力量。

自 1950 年代首次發現 DNA 以來，這種遺傳物質的雙螺旋結構便一戰成名，成為 20 世紀最重要的科學發現之一。

DNA 是一種長鏈聚合物，組成單位為核苷酸，而醣類與磷酸藉由酯鍵相連組成 DNA 的兩條長鏈骨架；長鏈之間的鹼基則靠著氫鍵（分子間作用力的一種，是一種永久偶極之間的作用力）相互吸引，方使雙螺旋形態得以維持；當需要讀取、複製或修復基因時，DNA 分子會藉由酶的作用打開氫鍵。

過去認為，氫鍵是鎖定 DNA 兩條長鏈的關鍵，然而現在，瑞典查爾摩斯工學院團隊一項新實驗證據顯示，DNA 雙螺旋結構的秘密其實在於水，由於細胞希望保護其 DNA，所以 DNA 兩股間的鹼基為疏水性，當處於由水組成的環境中時，它們會聚在一起以最大程度減少和水接觸，這種疏水性引力就是 DNA 維持雙螺旋結構的關鍵。

然而，DNA 也需要重新打開才能進行複製、修復行為，此時受損區域就會面臨對 DNA 而言有害的親水環境中。因此細胞會催生其他蛋白保護 DNA，這可能也是抵抗許多疾病的關鍵。

已知在人類細胞中，Rad51 蛋白可修復 DNA 和突變的 DNA 序列，否則可能導致癌症；細菌也能使用一種稱為 RecA 的蛋白質來修復它們自己的 DNA，研究人員認為，我們可以透過了解 DNA 疏水力與蛋白質交互作用的關聯，從中找到阻止、殺死細菌的方法。

當然，這項研究並不是說氫鍵毫無用處，而是疏水力的力量大於氫鍵，並且 DNA 雙螺旋結構的疏水效應模型至少可追溯到 1990 年代，時至今日相關研究早已不勝枚舉，2004 年時，一篇研究發現氫鍵對維持鹼基對的穩定並沒有絕對必要性；2017 年時，還有一項研究表明就算缺乏互補的氫鍵，也不會真正影響到細胞功能，甚至合成鹼基只要透過疏水力就能成功轉錄和翻譯。

新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。

• New Experiment Finds Evidence of How an Overlooked Force Can Unravel DNA

• Hydrophobic Forces and Not Hydrogen Bonds Found to Hold DNA Together

• A new insight into how DNA is held together by hydrophobic effects (Update)

（首圖來源：pixabay）