核酸適體（Aptamer）是利用指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化（ Systematic Evolution of Ligands By Exponential Enrichment, SELEX） 技術(shù)篩選得到的能特異性識別靶標(biāo)分子的單鏈寡核苷酸片段。核酸適體的靶標(biāo)范圍非常廣泛，包括離子，小分子，大分子聚合物、核酸，蛋白質(zhì)、甚至活細(xì)胞等廣泛物質(zhì)體系，因此被譽(yù)為化學(xué)家的抗體。核酸適體在生物傳感中已得到廣泛應(yīng)用、同時(shí)也是潛在的藥物，因而吸引了大量的針對各種靶標(biāo)分子的核酸適體的研究工作。然而到目前為止，核酸適體識別靶標(biāo)分子的機(jī)制及高分辨復(fù)合物結(jié)構(gòu)仍相對較少。
具有強(qiáng)致癌性的赭曲霉毒素是食品及飲料中的潛在污染物，篩選得到的核酸適體能特異性識別一個(gè)原子差別的赭曲霉素A（OTA）與B（OTB）（OTA中的一個(gè)Cl原子被OTB中H取代）。但核酸適體這種特異性識別僅有一個(gè)原子差別的靶標(biāo)分子的機(jī)制仍不清楚。針對這一科學(xué)問題，武漢物數(shù)所李從剛研究組在核酸適體分子識別機(jī)制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略研究方面取得重要進(jìn)展，通過液體核磁共振方法解析了核酸適體與OTA復(fù)合物在溶液中的高分辨結(jié)構(gòu)。核酸適體與OTA結(jié)合后呈現(xiàn)了一種新型的具有三聯(lián)體的發(fā)卡結(jié)構(gòu)，通過進(jìn)一步對結(jié)合位點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)疏水、氫鍵、鹵健作用以及π-π堆積均對分子識別起到重要作用，而核酸適體與OTA間的鹵健作用是核酸適體特異性識別僅一個(gè)原子差別OTA與OTB的關(guān)鍵。這是首次發(fā)現(xiàn)鹵鍵在核酸適體的靶標(biāo)分子識別中發(fā)揮重要作用。在結(jié)構(gòu)解析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于NMR結(jié)構(gòu)的post-SELEX優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了對核酸適體序列的精確優(yōu)化，使其與OTA的親和力得到了大于50倍的提升。這種新策略也可以適用于其它核酸適體，特別是親和力相對較低核酸適體的優(yōu)化，并促進(jìn)核酸適體在食品檢測，生物傳感及核酸藥物等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部、王寬誠教育基金及湖北省創(chuàng)新群體的支持。 相關(guān)成果發(fā)表在分子生物學(xué)權(quán)威期刊Nucleic Acid Research上。
論文鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkz336/5486272?guestAccessKey=b273a873-7968-4494-9d35-52784999dae4
基于結(jié)構(gòu)的赭曲霉毒素核酸適體的功能改進(jìn)過程及高分辨復(fù)合體結(jié)構(gòu)
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