西南大学药学院团队发现pH-响应的DNA基序的一般设计原则

分子的可重构特性对分子机器至关重要。自然界中广泛存在一种分子机器，通过响应外部刺激，得以重构或改变结构以执行特定功能，如细胞表面受体。为了构建复杂和高效的分子机器以实现更广泛的应用，人们一直致力于开发结构重构可控的新机制。

近日，发光与实时分析化学教育部重点实验室、西南大学药学院黄承志教授、左华教授团队与美国普渡大学毛诚德教授共同在国际著名刊物Angewandte Chemie International Edition 发表研究论文，该研究报道了用于一般DNA序列（不限于triplex或i-motif）的pH-响应性DNA基序的一般设计原则，并期望它能极大地促进DNA纳米机器、生物传感/生物成像、药物输送等的发展。

pH响应性DNA分子机器的设计为许多重要的研究奠定了基础，包括基因表达调控、药物传递、体内成像、水凝胶和纳米颗粒组装等领域。它们主要基于DNA triplex和i-motif，严格的序列要求（链需要富含嘌呤、嘧啶或胞嘧啶）极大地限制了pH响应性DNA的应用。若能为一般核酸序列合理地设计pH响应性的DNA分子机器，将极大地增强为上述应用而操纵DNA分子序列和结构的能力，并有助于进一步了解生命分子DNA的物理化学性质。团队为此设计了酸碱度响应的寡核苷酸类药物载药体系，并由此发现了利用A-C错配设计非序列依赖的酸碱度响应性分子机器的一般规则，这种设计方法不仅在其他寡核苷酸类药物和随机序列上得到验证，同时也通过杂交链式反应（HCR）进一步证实。在该研究中，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳和荧光能量共振转移技术（FRET）对其动力学过程进行了分析。A-C错配的设计不局限于任何特定的序列，可以十分便捷地用于pH响应的分子机器的设计。与指数富集的配体系统进化技术（SELEX）在体外筛选pH响应性序列方面相比，展现出省时、省力和效率高的优势。

论文的第一作者是西南大学药学院2016级硕士研究生付文豪（现在在西安交通大学攻读博士学位），另有药学院本科生魏高慧及重庆市第九人民医院副主任医师方亮等参与了该工作。该项研究得到了国家自然科学基金、重庆市基础研究与前沿探索项目、重庆市留学人员回国创业创新支持计划、教育部双一流学科建设经费以及教育部中央高校基本科研业务费等资金支持，同时也得到了重庆市第九人民医院的大力支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Rational Design of pH-Responsive DNA Motifs with General Sequence Compatibility

Wenhao Fu, Linlin Tang, Gaohui Wei, Liang Fang, Jie Zeng, Renjie Zhan, Xuemei Liu, Hua Zuo,* Cheng Zhi Huang,* Chengde Mao*

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 16405-16410, DOI: 10.1002/anie.201906972

导师介绍

黄承志

https://www.x-mol.com/university/faculty/13972

毛诚德

https://www.x-mol.com/university/faculty/68955