DNA作为经典的多聚长链分子，和自然界一切又长又细的物品一样， 具有自我成结的“特性”。这种DNA扭结也存在于活细胞中，但细胞也自带特异性的拓扑酶可以“解开”这种打结。近日，MIT团队借助DNA分子伸展技术，对 DNA 扭结进行成像观察，研究者们首次发现了一种生物机制，能决定 DNA 扭结在核酸链上的移动或静止状态，进而提出了一种新方法，可解开细胞外DNA的扭结。

主要研究者、MIT 化工专业教授 Patrick Doyle 表示：“我们的研究证明了同一个 DNA 分子上的扭结可以从静止转变为移动状态。一旦你改变环境，扭结就停下来；同理也可以让静止的扭结重新动起来。”这一发现提供了解开 DNA 扭结的希望，不仅可以帮助研究者们提高某些基因测序技术的精确性，还能促进 DNA 扭结的形成，减慢 DNA 分子通过测序系统时的速度，从而提升测序技术的能力。

多年来 Doyle 与其学生一直致力于高分子扭结的物理学研究。而拥有较大分子量的 DNA 在显微镜下相对容易观察，再加上其本来就很容易“打结”的特性，自然成了完美的研究对象之一。

研究团队先让 DNA 缩成‘小球’，然后将其拉伸开，便会形成许多大结，“绳结”形成后，研究者们利用自行设计的特殊微流体系统对其展开研究。T 形的液体通在分叉两端加上了不同方向的电场，因此处于交叉口的的 DNA 被均匀的力量拉向“T”形两臂，使其停留在原地。

MIT 研究团队发现，改变电场强度可以操作被电场“钉住”的 DNA 分子上的扭结：当电场较弱时，扭结会沿着核酸链向末段移动，最后被拉开。

德克萨斯大学奥斯汀分校的化学系教授 Dmitrii Makarov 表示，这项研究首次证明DNA 扭结就像日常中宏观的绳结一样能在张力下被固定。此实验也为分子水平的摩擦力提供了重要启发，因为我们至今仍对该现象缺乏足够了解。”

DNA 扭结同样存在于活细胞中，而细胞也自带特异性的拓扑酶专治这种打结。该 MIT 团队由此提出了一种消除胞外 DNA 扭结的简易方法，对 DNA 分子施加电场，直至扭结自行移至长链端头被解开。

一种名为纳米通道图谱（nanochannel mapping）的 DNA 测序也许能从中受益。该测序技术需要将 DNA 沿着狭窄的管道伸展以测量两段序列间的距离，可以显示大规模的基因组改变，如基因拷贝重复、染色体间基因移位等等，然而 DNA 扭结影响了数据的准确性。

另一种 DNA 测序方法——纳米孔测序（nanopore sequencing）则更偏爱 DNA 上的“绳结”，因为这可以减慢 DNA 通过测序仪时的速度，反而提高了测序信息的准确性。

当然，这一方法也能应用到其他类型高分子的“解结”中，比如塑料高分子，因为扭结会显著降低材料强度。

现在研究团队正在探究与扭结相关的其他现象，包括如何解开更加复杂的打结，以及同一分子中两个结之间的相互作用等。也许等到研究对象足够复杂时，我们就有希望去对付那些让人崩溃的耳机线了。