近日，精密測量院李從剛研究團隊與中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心趙強等研究團隊合作，利用核磁共振方法解析了赭曲霉毒素A的核酸適體的高分辨溶液結構，揭示了核酸適體高親和、高特異性識別的分子機制。相關(guān)研究發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會(huì )志》（J Am Chem Soc）上。  

　　核酸適體是一類(lèi)能特異性與靶標結合的寡核苷酸片段。核酸適體的靶標范圍非常廣泛，被譽(yù)為化學(xué)家的抗體，在生化傳感、藥物開(kāi)發(fā)等多方面具有潛在應用。赭曲霉毒素A (OTA)是食品、農產(chǎn)品等中的常見(jiàn)污染物，具有強致癌性。OTA的快速靈敏檢測與健康、食品安全緊密相關(guān)。核酸適體OBA36是高親和、高特異性識別OTA的DNA核酸適體，能區分一個(gè)原子差別的赭曲霉毒素同系物OTA和 OTB（見(jiàn)下圖）。該適體不僅是OTA快速靈敏檢測的潛在理想工具，也廣泛應用于生化傳感的開(kāi)發(fā)。然而，由于缺乏高分辨率的結構，十余年來(lái)，核酸適體高親和、高特異性識別的分子機制一直不清楚。

　　研究團隊通過(guò)液體核磁共振方法解析了核酸適體與OTA復合物在溶液中的高分辨結構，發(fā)現OTA誘導核酸適體折疊成了一個(gè)由Mg²⁺和Na⁺共同穩定的雙螺旋-G-四鏈體結構（見(jiàn)下圖）。與現已發(fā)現的小分子配體與G-四鏈體結合常通過(guò)配體與G-四平面直接堆積的模型不同，OTA并不直接與G-四鏈體相互作用，而是通過(guò)π-π堆積、鹵鍵和疏水作用，結合在雙螺旋與G-四鏈體結構的連接處。并且，OTA的氯原子與核酸適體堿基芳環(huán)之間形成的強鹵鍵是核酸適體高親和、高特異性識別OTA的關(guān)鍵（OTB和OTA 有相同的結合位點(diǎn)，但缺少鹵鍵）。該工作揭示了核酸適體高親和、高特異性識別的結構基礎，拓展了核酸適體識別靶標機制的理解，也為進(jìn)一步的核酸適體優(yōu)化改造以及傳感檢測方法的開(kāi)發(fā)應用奠定了重要基礎。

　　                                                                           核酸適體復合物的高分辨核磁共振結構及結合位點(diǎn)的詳細結構 

　　該研究以“Structural Insights into the Mechanism of High Affinity Binding of Ochratoxin A by a DNA Aptamer”為題發(fā)表在化學(xué)類(lèi)綜合性期刊《美國化學(xué)會(huì )志》（J Am Chem Soc）上，精密測量院為該工作的第一完成單位，精密測量院副研究員徐國華為第一作者，研究員李從剛和中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員趙強為通訊聯(lián)系人。

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（創(chuàng )新群體項目，杰出青年基金項目，面上項目）和科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃的資助。

　　論文鏈接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00478