日前，我?；T(mén)生物傳感與計(jì)量學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)化工學(xué)院和生物學(xué)院譚蔚泓院士所向?qū)У?ldquo;分子科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MBL）”在《Journal of the American Chemical Society》（影響因子13.858）上發(fā)表研究論文"Artificial Base zT as Functional “Element” for Constructing Photoresponsive DNA Nanomolecules”，設(shè)計(jì)合成了新型人工堿基zT，作為構(gòu)建光響應(yīng)DNA納米分子的功能“元件”。   堿基是生物體內(nèi)核酸復(fù)制、遺傳信息傳遞的關(guān)鍵部分：DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是通過(guò)堿基A-T、C-G之間特異性配對(duì)自組裝形成的，在DNA復(fù)制過(guò)程中，螺旋雙鏈的解開(kāi)是在酶的作用下進(jìn)行的（圖1a）。探求DNA雙鏈形成與解開(kāi)的控制方法，不僅是龐大的基礎(chǔ)科學(xué)題目，在生物醫(yī)藥與納米材料等領(lǐng)域也具有緊張應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)不同波長(zhǎng)的光波照射，實(shí)現(xiàn)控制雙鏈的形成與解開(kāi)，具有操作簡(jiǎn)便、適用性廣等特點(diǎn)（圖1b）。     圖1 a) 生物體內(nèi)酶作用下DNA雙鏈的解開(kāi)與形成；b) 光控制的DNA雙鏈的解開(kāi)與形成。   我校MBL課題組的王若文博士和金程同窗等將具有光相應(yīng)的偶氮苯基團(tuán)，作為串聯(lián)DNA側(cè)鏈磷酸骨架與堿基T之間的分子開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)了新堿基zT，該堿基具有反式（trans-zT）與順式（cis-zT）兩種構(gòu)型，trans-zT可與自然堿基特異地形成堿基配對(duì)、實(shí)現(xiàn)自組裝形成DNA雙鏈結(jié)構(gòu)，而cis-zT因?yàn)楣倌軋F(tuán)方向轉(zhuǎn)變，不能形成配對(duì)。trans-zT與cis-zT之間的異構(gòu)可通過(guò)不同波長(zhǎng)的光照實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化（圖1b）。   研究效果注解，trans-zT不僅可與自然堿基A特異性配對(duì)，而且通過(guò)trans-zT-A形成的雙鏈結(jié)構(gòu)比自然A-T雙鏈結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固。該雙鏈的形成與解開(kāi)可分別通過(guò)可見(jiàn)光（Vis）與紫外光（UV）照射進(jìn)行控制，并且能多次循環(huán)解開(kāi)、閉合。     在該文中，譚蔚泓教授還提出了具有原創(chuàng)性的概念：分子元素（Molecular Element）。元素是化學(xué)的基石、是構(gòu)成化合物的基本單元。分子元素是指根據(jù)功能需求而設(shè)計(jì)的類(lèi)似核苷酸的分子基元，這些分子基元核苷酸中的堿基可以是任意的與核糖或修飾核糖的C-1通過(guò)β糖苷鍵連接而成的活性有機(jī)化合物。行使設(shè)計(jì)合成的分子元素，我們可通過(guò)磷酸二酯鍵將這些分子元素順序連接構(gòu)造一個(gè)寡聚類(lèi)核酸分子。因?yàn)檫@種寡聚類(lèi)核酸分子的堿基可以包含任意功能的有機(jī)分子單元，可以實(shí)現(xiàn)各種特定的分子識(shí)別、催化以及智能相應(yīng)等功能，從而極大地?cái)U(kuò)展自然核酸分子的功能，是一種超核酸的功能分子。   論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/jacs.7b02865   責(zé)任編輯 蔣晶麗