PNAS：改寫教科書！DNA也會天然地發出熒光！

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在一項新的研究中，來自美國西北大學的研究人員捕獲到DNA做一種之前從未觀察到的事情：它發出熒光。相關研究結果發表在2016年8月15日那期PNAS期刊上，論文標題為「Superresolution intrinsic fluorescence imaging of chromatin utilizing native， unmodified nucleic acids for contrast」。

幾十年來，教科書寫道活細胞內DNA、RNA和蛋白質等大分子不會獨立地發揮熒光。當對大分子進行成像時，人們需要依賴對大分子進行標記的熒光染料增強它們的對比度。

但是，如今，來自美國西北大學的Vadim Backman教授、Hao Zhang教授和Cheng Sun教授發現活細胞內的大分子結構事實上確實天然地發出熒光。這一發現可能為開發出一種新的無需熒游標記的超解析度納米成像技術和擴大對生物學過程的理解鋪平道路。

Zhang說，「教科書寫道，生物大分子不會吸收光線，也不會發出熒光。這是每個人學到的東西；它是訓練的一部分，但是沒有人對此提出質疑。」

為何之前沒有人觀察到生物大分子發出熒光？它們處於「暗態（dark state）」，即它們不吸收也不發出光線。但是它們花了如此長的時間處於暗態，並不意味著它們從不會發出光線。Backman將這種情形比作為運動員的間歇訓練。

Backman解釋道，「短跑選手交替進行非常非常快速地奔跑和休息。你可能在他們正在休息時捕捉到他們，就認為他們不會做其他事情。DNA和蛋白質就是這樣做的。它們在非常短的時間內發出熒光，然後休息非常長的時間。」

Backman、Zhang和Sun發現當利用可見光進行照射時，這些大分子被激活，並且發出足夠強的光線，這樣在不需要熒光染料的情形下對它們進行成像。當被合適波長的光線激活時，它們甚至比攜帶最好的最為強大的熒游標記時更好地發出光線。

Zhang說，「鑒於染色是有毒的，這是比較理想的。此外，染色使得成像更不準確。」

這種毒性使得很難準確地對活細胞中的主動過程進行成像，這是因為這些細胞在加入熒光染料後很快就會死亡。儘管有特殊的染料被用來對活細胞進行成像，但是它們只是讓這些細胞更慢地死亡。

Backman說，「細胞可能在兩個小時內死亡，不過仍然需要在頭半個小時內進行成像。但是你精確地測量什麼？你實際上觀察什麼？你正在觀察細胞發生的真實過程嗎？或者你正在觀察即將死亡的細胞中發生的過程嗎？沒有人知道。」

多謝Backman、Zhang和Sun，世界可能很快就會知道的。

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