徐亮課題組報道一種核酸動态結構的配體操控策略

核酸雙鍊結構是由高度穩定的Watson-Crick堿基對形成。而我們平常在調控核酸雙鍊結構通常采用加熱，高濃度的變性試劑，亦或是一些特定結合蛋白等手段。但這些處理方法不區分核酸雙鍊序列，而且難以對核酸結構實現可逆調控。為此，之前的研究中，化學工作者采用在堿基對之間修飾引入偶氮苯及其衍生物，這種具有光控順反轉化的化學結構可以實現對核酸雙鍊的可逆雜交調控。目前，利用偶氮苯及其衍生物對DNA雙鍊的光控調節已被廣泛地用于可調節DNA結構納米材料，生物傳感、診斷、藥物遞送以及基因表達調節等多個研究領域。盡管這些光控策略有了長足發展，但仍然缺乏其它一般的方法來實現核酸雙鍊結構的動态可逆控制。

基于此，徐亮課題組發展了一種基于主客體識别的配體入侵策略以控制核酸動态結構和分子功能的配體調節方案。作者提出在核酸雙鍊之間引入“識别手柄”的概念，而這些識别手柄能夠作為分子識别的重要抓手，以影響核酸雙鍊的分子結構。以葫蘆[7]脲作為主體分子代表，作者将具有不同結合能力的客體分子嵌入核酸堿基對中，通過主客體相互作用來破壞Watson-Crick堿基對并誘導DNA雙鍊結構的直接解離（圖i），由此成功實現了正交和可逆地操縱DNA雙鍊的解離與複性（圖ii）。作者進一步将這種配體控制核酸雜交的方法用于調節核酸酶的催化行為，以及在細胞内操控反義寡聚核苷酸的基因表達調節功能（圖iii）。與光照相比，這種配體入侵的策略能夠在特定情況下表現出顯著的優越性，如配體分子能夠深入到光照無法穿透的組織内部，并實現精确的劑量依賴性控制。相關研究成果提出了通過超分子相互作用動态調節核酸結構的一種普适性策略，将為動态核酸結構在材料構建和生命體系功能調控中提供一種全新的操控技術。

文章發表在Nature Communications，第一作者是我院2020級博士生肖林，2019級博士生王亮亮是文章的共同一作，通訊作者是徐亮教授。該工作獲得了國家自然科學基金、科技部重點研發青年項目、太阳集团app首页高校基本科研業務費等相關基金的支持。

文章鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33738-3