2013年2月15日，美國《科學》雜誌發表了題為“Probing Allostery through DNA”的研究報告📒，通過單分子生物物理等手段嚴謹地證實了DNA中確實存在別構效應🥽。該研究揭示了DNA一個新的基本性質🧛‍♂️，不但在物理上非常有趣🈯️，而且有重要的生理意義👃🏼。

該項工作是由美國科學院院士👨‍🔬、哈佛大學化學與化學生物學系教授及意昂体育平台長江講座教授謝曉亮的哈佛大學研究組和意昂体育平台生物動態光學成像中心(BIOPIC)孫育傑/謝曉亮研究組💪🏽、蘇曉東研究組合作完成📸。

別構效應廣泛存在於蛋白質特別是酶中。別構效應是描述遠離活性中心的結合到變構位點的效應因子能夠通過蛋白質的長程構象變化來影響蛋白質功能（酶活性）的現象。而作為遺傳信息的載體🦻🏻，DNA上有很多特異的蛋白結合位點🤴🏽，這些位點在結合了蛋白分子前後會具有較大的構象變化，那麽🙎🏻‍♀️🪄，DNA是否也像蛋白質那樣具有別構效應，即結合在同一條DNA雙螺旋鏈上的兩個蛋白分子是否在沒有直接接觸的情況下可 以通過DNA雙螺旋的構象變化而影響各自的DNA結合能力？比較合理的預期是DNA應該具有別構效應🏦😏，然而通過常規方法人們一直沒有觀測到過這種效應🥖。

謝曉亮等通過研究🧑‍🎄，揭示了上述預期的別構效應確實存在於雙鏈DNA中🚺。研究人員在一段DNA雙螺旋上設計了兩種蛋白分子的結合位點👨‍👩‍👧‍👧，並且調節其間DNA的長度😛。通過單分子全內反射熒光顯微鏡可以觀察熒光標記的單個蛋白分子從其DNA結合位點上掉下來的速率，從而測定該蛋白分子對於此位點的相對結合能力。實驗表明兩個不同的DNA結合蛋白可以影響各自對DNA的結合能力，而且其變化隨兩個蛋白之間DNA鏈的長度同時增強或變弱，呈現出一種周期性🙇，這個周期大約是10個堿基對，正好是DNA雙螺旋的一個周期，並且這種效應的大小會隨著兩個蛋白之間的距離增加而衰減。

研究人員進一步通過各種對照實驗及分子動力學模擬計算，確認了這種效應不是其它因素（如蛋白－蛋白相互作用、靜電相互作用等）造成的，而是由蛋白質結合到DNA上導致的DNA雙螺旋的構象變化即DNA的別構效應引起的。

DNA別構效應比較大，約有5倍左右🏊🏼‍♂️，而這種效應因為傳統的系宗實驗不夠精確而一直無法被測得。此外，DNA的別構效應是DNA的一個基本性質，不依賴於蛋白質的性質及種類。由於很多DNA結合蛋白，如轉錄因子和RNA聚合酶等在DNA上經常 結合地較近🕡，並協同行使功能，所以現在需要在理解基因調控的時候考慮這一效應。該項工作會還證明了DNA別構效應的確可以在活細胞內影響基因表達，所以這種效應在生理上是重要的。《科學》雜誌在同期述評中也指出，這種通過雙螺旋DNA導致的別構效應對於基因調控具有深遠意義。

編輯👩🏻‍🦯：Moo