核酸适体分子识别机制研究获进展

近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院李从刚研究团队与中科院生态环境研究中心赵强等合作，利用核磁共振方法，解析了赭曲霉毒素A的核酸适体的高分辨溶液结构，揭示了核酸适体高亲和、高特异性识别的分子机制。

核酸适体是一类能特异性与靶标结合的寡核苷酸片段。核酸适体的靶标范围广泛，被誉为化学家的抗体，在生化传感、药物开发等多方面具有潜在应用。赭曲霉毒素A（OTA）是食品、农产品等中的常见污染物，具有强致癌性。OTA的快速灵敏检测与健康、食品安全紧密相关。核酸适体OBA36是高亲和、高特异性识别OTA的DNA核酸适体，可区分一个原子差别的赭曲霉毒素同系物OTA和OTB（如图）。该适体是OTA快速灵敏检测的潜在理想工具，也广泛应用于生化传感的开发。然而，由于缺乏高分辨率的结构，核酸适体高亲和、高特异性识别的分子机制尚不清楚。

科研团队运用液体核磁共振方法，解析了核酸适体与OTA复合物在溶液中的高分辨结构，发现了OTA诱导核酸适体折叠成一个由Mg²⁺和Na⁺共同稳定的双螺旋-G-四链体结构（如图）。与已发现的小分子配体和G-四链体结合常通过配体与G-四平面直接堆积的模型不同，OTA并不直接与G-四链体相互作用，而是通过π-π堆积、卤键和疏水作用，结合在双螺旋与G-四链体结构的连接处。同时，OTA的氯原子与核酸适体碱基芳环之间形成的强卤键是核酸适体高亲和、高特异性识别OTA的关键（OTB和OTA有相同的结合位点，但缺少卤键）。该研究揭示了核酸适体高亲和、高特异性识别的结构基础，拓展了核酸适体识别靶标机制的理解，也为进一步的核酸适体优化改造以及传感检测方法的开发应用奠定了重要基础。

相关研究成果以Structural Insights into the Mechanism of High Affinity Binding of Ochratoxin A by a DNA Aptamer为题，发表在《美国化学会志》上。研究工作得到国家自然科学基金（创新群体项目/杰出青年基金项目/面上项目）和国家重点研发计划的支持。

论文链接

核酸适体复合物的高分辨核磁共振结构及结合位点的详细结构