徐亮课题组报道一种核酸动态结构的配体操控策略

核酸双链结构是由高度稳定的Watson-Crick碱基对形成。而我们平常在调控核酸双链结构通常采用加热，高浓度的变性试剂，亦或是一些特定结合蛋白等手段。但这些处理方法不区分核酸双链序列，而且难以对核酸结构实现可逆调控。为此，之前的研究中，化学工作者采用在碱基对之间修饰引入偶氮苯及其衍生物，这种具有光控顺反转化的化学结构可以实现对核酸双链的可逆杂交调控。目前，利用偶氮苯及其衍生物对DNA双链的光控调节已被广泛地用于可调节DNA结构纳米材料，生物传感、诊断、药物递送以及基因表达调节等多个研究领域。尽管这些光控策略有了长足发展，但仍然缺乏其它一般的方法来实现核酸双链结构的动态可逆控制。

基于此，徐亮课题组发展了一种基于主客体识别的配体入侵策略以控制核酸动态结构和分子功能的配体调节方案。作者提出在核酸双链之间引入“识别手柄”的概念，而这些识别手柄能够作为分子识别的重要抓手，以影响核酸双链的分子结构。以葫芦[7]脲作为主体分子代表，作者将具有不同结合能力的客体分子嵌入核酸碱基对中，通过主客体相互作用来破坏Watson-Crick碱基对并诱导DNA双链结构的直接解离（图i），由此成功实现了正交和可逆地操纵DNA双链的解离与复性（图ii）。作者进一步将这种配体控制核酸杂交的方法用于调节核酸酶的催化行为，以及在细胞内操控反义寡聚核苷酸的基因表达调节功能（图iii）。与光照相比，这种配体入侵的策略能够在特定情况下表现出显著的优越性，如配体分子能够深入到光照无法穿透的组织内部，并实现精确的剂量依赖性控制。相关研究成果提出了通过超分子相互作用动态调节核酸结构的一种普适性策略，将为动态核酸结构在材料构建和生命体系功能调控中提供一种全新的操控技术。

文章发表在Nature Communications，第一作者是我院2020级博士生肖林，2019级博士生王亮亮是文章的共同一作，通讯作者是徐亮教授。该工作获得了国家自然科学基金、科技部重点研发青年项目、中山大学高校基本科研业务费等相关基金的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33738-3