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沃森-克里克氫鍵（Watson-Crick hydrogen bond）和胡格斯汀氫鍵（Hoogsteen hydrogen bond）在DNA高階結(jié)構(gòu)的形成中發(fā)揮著重要作用。它們通過鏈接不同的核酸堿基對（Base pairs）來編碼遺傳信息，并通過Watson-Crick和Hoogsteen堿基對之間的相互轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)調(diào)控生命的遺傳模式，如基因調(diào)控和復(fù)制。因此，精確區(qū)分DNA結(jié)構(gòu)中的這兩種氫鍵，對于深入理解DNA功能至關(guān)重要。然而，由于氫鍵固有的不穩(wěn)定性，兩者間的電子密度差異以及在亞納米尺度上的微小結(jié)構(gòu)差異（尺寸上相差大約2?），目前很難在不同DNA背景下精確測量和區(qū)分Watson-Crick和Hoogsteen 氫鍵。

近日，我院在納米孔生命分析與精確測量技術(shù)領(lǐng)域取得研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“Nanopore Discriminates Watson-Crick and Hoogsteen Hydrogen Bonds in Multiple DNA Contexts”為題發(fā)表于《Nano letters》期刊。研究人員通過構(gòu)建基于α-溶血素納米孔的檢測體系，實(shí)現(xiàn)了亞納米尺度上Watson-Crick和Hoogsteen氫鍵的精確測量與區(qū)分。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，Watson-Crick和Hoogsteen氫鍵對一些穩(wěn)定DNA結(jié)構(gòu)與功能至關(guān)重要的理化參數(shù)（如表觀遺傳修飾、DNA末端結(jié)構(gòu)和溶液質(zhì)子強(qiáng)度）具有不同的敏感性。這項(xiàng)工作在亞納米尺度上對氫鍵特征進(jìn)行了精確測量，為通過微小化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)變化表征并分析復(fù)雜DNA結(jié)構(gòu)與功能奠定了基礎(chǔ)。

李葦（電子科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后）為論文的第一作者，王赟姣和王亮為論文共同通訊作者。該工作得到了科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、重慶英才、重慶市自然科學(xué)基金以及中國科學(xué)院“青促會(huì)”等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接?https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06067

圖一：納米孔對沃森-克里克氫鍵（Watson-Crick hydrogen bond）和胡格斯汀氫鍵（Hoogsteen hydrogen bond）的精確測量與區(qū)分