B型DNA
B型DNA是脱氧核糖核酸(DNA)在接近细胞内水合条件下最常见的一种右手双螺旋构象，其中两条反向平行的多核苷酸链围绕同一轴线盘绕，碱基对近乎垂直于螺旋轴并堆叠于螺旋内侧。它通常被当作DNA的标准结构形态，每圈约含10个碱基对，螺距约3.4纳米，是碱基序列储存与读取、蛋白质识别以及DNA缠绕组蛋白形成核小体的结构基础。
定义
B型DNA指DNA在较高相对湿度下呈现的一种右手双螺旋构象，是自然界中分布最广的DNA形态[1]。其两条链的糖-磷酸骨架位于螺旋外侧，碱基位于内侧，相邻碱基对之间靠氢键与堆积作用维系[2]。
按权威医学主题词表的界定，这种构象为右手螺旋，每圈含10个碱基对，碱基对沿轴方向的间距约0.338纳米，螺旋直径约1.9纳米[1]。它与A型、Z型等构象同属DNA构象家族，但结构参数不同，通常被视作DNA的基准形态[3]。
原理
B型DNA的双螺旋由两条方向相反的多核苷酸链构成，两条骨架之间通过垂直于螺旋轴的碱基对相连，骨架在外、碱基在内，磷原子距螺旋轴约1纳米[2]。由于碱基对与糖环相连的两个糖苷键在两条链上并非对称分布，螺旋表面形成一条较宽的大沟和一条较窄的小沟，大沟是蛋白质识别特定碱基序列的主要界面[3]。
螺旋的稳定性来自两方面：一是碱基对之间的氢键，二是相邻碱基对平面近乎平行堆叠所产生的疏水堆积作用，后者使疏水碱基被包裹在螺旋内部，亲水的磷酸基团朝向水相[4]。脱氧核糖环多处于C2'-内式构象，这一糖环褶皱方式与碱基近垂直的排列相配合，是B型构象得以维持的构象学条件[4]。
在几何参数上，可以用简单关系描述螺旋的重复单元：每圈的轴向长度（螺距）等于每个碱基对的垂直高度乘以每圈碱基对数，即 $P = h \times n$，对标准B型DNA有 $P \approx 0.34\ \mathrm{nm} \times 10 = 3.4\ \mathrm{nm}$[3]。不过这些数值是平均结果，实测的碱基对间距可在0.25至0.44纳米之间波动[3]。
发展历程
1951年起，罗莎琳德·富兰克林与研究生雷蒙德·戈斯林在伦敦国王学院用X射线衍射研究DNA纤维，通过控制样品腔内的湿度发现：湿度低于75%时DNA纤维缩短并转变为A型，湿度较高时则保持B型，两种形态之间的转换可逆[5]。1952年5月，他们拍下后来被称为“51号照片”的B型DNA衍射图，图中呈X形交叉的斑点清晰显示了螺旋特征[6]。
1953年1月，莫里斯·威尔金斯把这张照片出示给詹姆斯·沃森，沃森与弗朗西斯·克里克随后在卡文迪什实验室构建了双螺旋模型：两条右手螺旋链反向平行，糖-磷酸骨架在外、碱基在内，碱基对垂直于螺旋轴，沿轴向每3.4埃出现一个核苷酸，10个间隔即34埃完成一整周[2]。该模型对应的正是B型结构，相关论文于1953年4月发表于《自然》，同期刊出的还有国王学院两组独立测得的衍射数据。
此前的结构信息主要来自对纤维样品的衍射，得到的是序列平均后的结果[7]。1980年，Wing、Drew、Dickerson 等人首次解析了序列为 CGCGAATTCGCG 的自互补十二聚体单晶结构，分辨率1.9埃，覆盖了B型右手螺旋的完整一圈以上，该结构后来成为教科书中的标准B型DNA模型[8]。
2005年，韩国成均馆大学与中央大学的研究组用X射线晶体学方法首次获得了B型与Z型DNA交界处的三维结构，成果以封面文章形式发表于《自然》[9]。
应用
B型构象是DNA在细胞高含水环境中的主要存在形式，也是遗传信息储存与传递的结构载体，DNA复制、转录等过程都以这一构象为起点[4]。B型DNA的柔性和沟槽几何决定了它如何缠绕在组蛋白八聚体上形成核小体，从而影响染色质的组织方式[4]。
在结构生物学与药物研究中，B型DNA的晶体结构常被用作分析小分子与核酸相互作用的模板，例如解析顺铂等化合物与B型DNA十二聚体的结合位点。由于大沟暴露的化学特征可被蛋白质特异识别，B型构象参数也是预测转录因子结合位点和设计核酸识别分子的重要依据[3]。
局限
标准B型模型是理想化的平均结构，实际的B型DNA并不严格均一。晶体学研究显示，序列依赖的局部变化使相邻碱基对之间的倾斜、扭转各不相同，螺旋轴还会因特定序列而弯曲，例如一段嘌呤连续序列可使B型螺旋轴发生弯折[3]。
B型只是在特定水合与离子条件下的优势构象，并非唯一形态。低湿度下DNA纤维会转为A型，交替嘌呤-嘧啶序列可形成左手的Z型，双链RNA及DNA/RNA杂交分子则倾向于A型构象，因此用单一B型模型解释全部核酸结构会产生偏差[3]。
方法层面也存在限制：早期的X射线纤维衍射只能反映序列平均效应，难以判断分子中局部构象的改变；而且DNA在生物体内是折叠的，某些区段的构象可能与标准模型有所偏离[2]。此外，B型与Z型等构象之间的转换受序列与表观遗传修饰影响，转换机制中的结合界面细节长期缺少直接结构证据，直到2005年才有相关三维结构报道[9]。
参见
参考资料
- DNA, B-Form MeSH Descriptor Data 2026 [引用日期2026-10-29]
- 遗传学经典文选_text(PDF) [引用日期2026-10-29]
- 生物化学(第2版)-[澳]P.W.库彻＆G.B.罗尔斯顿_text(PDF) [引用日期2026-10-29]
- B型DNA | Bohrium [引用日期2026-10-29]
- S2451929421001005 [引用日期2026-10-29]
- science.org 上的网页 [引用日期2026-10-29]
- Crystal structure analysis of a complete turn of B-DNA [引用日期2026-10-29]
- 1BNA [引用日期2026-10-29]
- 韩国科学家揭示DNA结构新奥秘 [引用日期2026-10-29]