光可逆DNA纳米开关结构的多维度精确调控

生命个体每天在完成着各种各样的活动，我们的一举一动都是亿万级的小小的细胞协同完成的，这些忙碌的小工厂，无时无刻不在进行着各类生化反应，这些功能的执行者多半是蛋白质分子，中心法则告诉我们DNA转录到RNA，再翻译成蛋白质，为了满足一个蛋白分子身兼数职，翻译后修饰赋予了蛋白多样的生理作用。当然，中心法则外的别构调节也是这些小工厂的省事儿操作，顾名思义，别构调节就是结构的变化调整，别构物质如一些化学小分子作用于蛋白质，导致蛋白质空间结构发生改变,结构决定性质,进而引起蛋白质的功能改变，会增强或者减弱。别构调节从19世纪80年代提出到现在，人类已经在药物设计分子机器、药物靶向递送、大分子结构调控等等领域实现了重大发展。尤其是DNA大分子的结构调节领域，科研工作者们已经实现了大分子对pH、光、热以及小分子的感应体系的建立。但是我们并不能忽略一个问题，这些体系中并没有一个很完善的体系能够实现点对点、面对面的精准检测和调控。这样的体系对于研究细胞体内真实的调控过程来说至关重要。

当然，要实现这种多维度精确调控的目标，要有一个稳定的介入体系和报告系统。近日，重庆大学化学化工学院团队联合北京大学在Analytical Chemistry 发表文章“Precise Cross-Dimensional Regulation of the Structure of a Photoreversible DNA Nanoswitch”，报道了光可逆DNA纳米开关结构的多维度精确调控。该工作首先借助偶氮苯修饰的凝血酶特异的DNA 适配子，加以FRET信号输出展示DNA分子构型变化，确立好调控体系的输入元件，并利用适配子的构型变化导致于凝血酶结合能力减弱，从而凝血酶活性增强的输出报告系统来双重确认光控体系的建立。而且，该工作还通过数学建模的方式验证了不同的光强度引入导致的DNA分子构象变化会对应着不同的结合能力，实现了点对点的控制。该策略的实现将为我们日后研究大分子构象变化、药物设计以及细胞内发生的大分子相变的调控，如超级增强子与转录因子蛋白的相变，都会有重要的参考价值。

这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是北京大学化学院王競博士和博士研究生宋其涛，文章的通讯作者是重庆大学化学化工学院董立春教授、谭路西副教授。

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Precise Cross-Dimensional Regulation of the Structure of a Photoreversible DNA Nanoswitch

Jing Wang, Qitao Song, Xiaogang Guo, Xun Cui, Luxi Tan*, Lichun Dong*

Anal. Chem., 2019, 91, 14530-14537, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b03547

导师介绍

董立春

https://www.x-mol.com/university/faculty/18610