近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室院士李燦、博士研究生程明攀等在G-四鏈體核酸（G4-DNA）結(jié)構(gòu)性質(zhì)和催化功能研究方面取得進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)G4-DNA的loop區(qū)域序列的排列組合方式對(duì)富含鳥(niǎo)嘌呤（guanine，G）的DNA序列折疊形成的G4-DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性具有重要影響，調(diào)節(jié)loop區(qū)域可以優(yōu)化調(diào)變G4-DNA核酸酶的催化性能。相關(guān)研究工作發(fā)表在核酸領(lǐng)域的頂級(jí)期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。
大連化物所G-四鏈體核酸結(jié)構(gòu)及催化功能研究取得進(jìn)展
人端粒末端G4-DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是目前核酸研究的一個(gè)前沿課題。李燦研究組較早開(kāi)展相關(guān)研究，特別是G4-DNA的酶催化功能的探索研究，旨在期望DNA催化研究工作能為人類健康研究有所貢獻(xiàn)。該研究組前期研究發(fā)現(xiàn)，人端粒G4-DNA能夠催化不對(duì)稱Diels-Alder反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed.）和Friedel-Crafts反應(yīng)（Chem. Commun.），將單個(gè)G4-DNA延長(zhǎng)到多個(gè)G4-DNA可顯著提高反應(yīng)的立體選擇性和催化活性（ChemBioChem; Chem. Commun.）。隨后，該研究組發(fā)展了使用靶向識(shí)別G4-DNA的潛在抗癌藥物小分子作為催化輔因子的高活性高立體選擇性DNA酶（Chem. Sci.），并報(bào)道了首例DNA催化實(shí)現(xiàn)的不對(duì)稱氧化反應(yīng)（Chem. Commun.）。近期，該研究組發(fā)展了熒光-猝滅方法用于研究DNA的不對(duì)稱催化反應(yīng)機(jī)理（ChemBioChem; Biochimie）。這些工作確認(rèn)G4-DNA對(duì)一些生理?xiàng)l件下的反應(yīng)具有酶催化功能。
前期基于人端粒末端G4-DNA序列研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變loop相對(duì)位置使得G4-DNA由雜化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成平行結(jié)構(gòu)，顯著提高了由G4-DNA與血紅素構(gòu)成的類過(guò)氧化氫酶的催化活性（Biochim. Biophys. Acta）。在本工作中發(fā)現(xiàn)，G4-DNA折疊結(jié)構(gòu)對(duì)loop排列的依賴是一個(gè)普遍性規(guī)律，改變loop序列的相對(duì)排列位置，G4-DNA可能會(huì)折疊形成平行、雜化或反平行構(gòu)象，且會(huì)影響熔點(diǎn)溫度。統(tǒng)計(jì)規(guī)律表明，當(dāng)長(zhǎng)loop位于中間位置時(shí)，該類序列更有可能形成高穩(wěn)定性的非平行結(jié)構(gòu)；當(dāng)短loop位于中間位置時(shí)，該類序列可形成穩(wěn)定性相對(duì)較低的平行結(jié)構(gòu)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，該工作研究的21組總計(jì)99條序列中，大部分序列存在于多種生物的染色體中，由此推論loop排列方式可能會(huì)影響G4-DNA的生理功能。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和遼寧省自然科學(xué)基金資助。南京大學(xué)周俊副教授、法國(guó)國(guó)立健康與衛(wèi)生研究院（INSERM） Jean-Louis Mergny教授參與合作研究。大連化物所熱化學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組和核磁技術(shù)研究組分別在等溫滴定量熱檢測(cè)核酸熔點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和核酸核磁共振實(shí)驗(yàn)方面提供了支持。
