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探秘三重螺旋：這些結構如何穩定DNA與RNA？
在幾何學和生物化學領域，三重螺旋是一種由三個共軛几何螺旋組成的結構，這些螺旋共用同一軸，並且在軸上有不同的平移。這使得每個螺旋都與中心軸保持相同的距離。三重螺旋的例子包括Triplex DNA、Triplex RNA、膠原蛋白螺旋及膠原蛋白類蛋白質。
結構
三重螺旋之所以得名，是因為它由三個獨立的螺旋構成。這些螺旋雖然共用同一軸，但因其在軸上進行角度平移，因此並不占用相同的空間。一般而言，三重螺旋的性質取決於其構成的螺旋類型。
右手螺旋在其軸上以時鐘方向移動，而左手螺旋則是其鏡像，向反時針方向運動。
例如，由三條膠原蛋白鏈組成的三重螺旋稱為膠原蛋白三重螺旋；而由三條DNA鏈組成的則稱為DNA三重螺旋。螺旋的開始和結束由分子中的某些標記來定義，例如，螺旋蛋白的開始是N末端，單鏈DNA的開始是5'末端。膠原蛋白三重螺旋由三條膠原肽構成，這些肽各自形成左旋的聚脯氨酸螺旋，當三條鏈結合時，形成右手的取向。
穩定因素
膠原蛋白三重螺旋具有幾個特性來增強其穩定性。例如，當脯氨酸被引入到Gly-X-Y序列的Y位置時，會進行後轉譯修飾成羟基脯氨酸。羟基脯氨酸能夠與水發生有利的相互作用，因而穩定了三重螺旋結構，因為Y殘基在該結構中可被溶劑訪問。
三重螺旋DNA和RNA的穩定性受到許多與雙鏈DNA螺旋穩定性類似的力量影響。
每條螺旋之間的廣泛氫鍵網絡也使三重螺旋得以相互保持，每條鏈約貢獻-2 kcal/mol的能量，使整體的自由能增加。這些超螺旋的形成不僅保護了螺旋內部的關鍵甘氨酸殘基，還保護了整體蛋白質不受蛋白酶降解。
生物角色
蛋白質
膠原蛋白超家族的成員是細胞外基質的主要貢獻者。三重螺旋結構為膠原纖維提供強度和穩定性，使其抵抗拉伸應力。膠原纖維的堅硬性是能夠承受大多數機械應力的重要因素，這使其成為整個身體中大分子運輸和結構支持的理想蛋白質。
DNA
有些稱為三重形成寡核苷酸（TFOs）的寡核苷酸序列能夠與較長的雙鏈DNA形成三重螺旋；TFOs能夠使基因失活或幫助誘導突變。不過，TFOs只能結合在較大的分子的某些位置，因此研究人員必須先確定TFO是否可以結合到感興趣的基因上。
RNA
近年來，三重RNA的生物功能得到了更多研究。其中一些角色包括提高穩定性、翻譯、影響配體結合和催化。例如，在SAM-II核糖開關中，三重螺旋創造了一個獨特接受S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的結合位點。與此同時，負責複製DNA末端（端粒）的核糖核蛋白複合物端粒酶也含有三重RNA，這被認為對端粒酶的正常功能是必需的。
計算工具
TDF（三重域發現器）
TDF是一個基於Python的包，用來預測RNA-DNA三重螺旋的形成潛力。該軟體通過列舉TFO和TTS之間的子字符串來開始，並使用統計測試來找到與背景相比的顯著結果。
Triplexfpp
Triplexfpp基於深度學習方法，這是一種Python基礎的流程，用於預測最有可能形成三重螺旋的長非編碼RNA。然而，由於可用於訓練的長非編碼RNA數據有限，因此機器學習和深度學習方法的應用還有很長的路要走。
這些三重螺旋的結構不僅讓我們更深入了解了生命的基礎，還對未來的基因編輯技術或治療方法有著潛在的應用前景。在探索生命奧秘的旅程中，我們是否能夠進一步理解這些結構對生物體的關鍵影響呢？
