核酸非經(jīng)典結構中具代表性的G-四聯(lián)體(G4) 參與端粒延伸、腫瘤細胞增殖等重要生物學過程，G4 與特定蛋白的相互作用監(jiān)測對理解一些疾病的發(fā)生發(fā)展以及端粒調節(jié)和揭示典型癌癥的演變機制至關重要。

近日，中國科學院重慶研究院與陸軍特色醫(yī)學中心合作在基于單分子納米孔電學技術監(jiān)測核酸高級結構與特定蛋白作用的解折疊過程研究方面取得進展，相關成果以“Unwinding Process of DNA/RNA Quadruplexes by Proteins under Label-Free Nanopore Monitoring”為題在《Nucleic Acids Res.》期刊發(fā)表。

在核酸-蛋白質相互作用研究方面，研究團隊采用固態(tài)納米通道單分子平臺，首次實現(xiàn)了對DNA/RNA ?G4被特定蛋白質（TEP1、RTEL1、nsp13）實時解旋過程的直接監(jiān)測（圖1）。該研究成功觀測到20 nM人體端粒序列DNA（hTel）在弱酸性條件（pH 5），0.5 M CsCl緩沖介質中，可被10 nM TEP1或RTEL1蛋白在1小時內(nèi)高效解旋為單鏈DNA（ssDNA）。TEP1蛋白展現(xiàn)出對混合型拓撲結構G4的選擇性解旋能力，而對平行型G4作用甚微(見圖2)。在SARS-CoV-2病毒RNA 研究方面，實驗證實來源于病毒基因組的RNA G4結構（如RNA-1574）可在2 M LiCl、pH 5條件下，被其解旋酶nsp13高效解鏈， 50%摩爾比的nsp13在1小時內(nèi)即可實現(xiàn)RNA-G4顯著解折疊。該技術為理解G4結構在端粒維持、腫瘤發(fā)生及病毒復制等關鍵生物學過程中的作用機制提供了全新的單分子研究工具。

本工作的通訊作者為重慶研究院及陸軍特色醫(yī)學中心曾春雨教授和重慶研究院梁麗媛，重慶研究院研究生任美麗及副研究員翁婷為共同第一作者。上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、中國科學院西部之光，中國科學院青促會等項目資助。

相關論文鏈接：DOI: 10.1093/nar/gkaf547

圖1. 固態(tài)納米通道G4解折疊過程監(jiān)測

圖2. TEP1蛋白與DNA-G4的相互作用過程及選擇性解折疊