核酸適體（Aptamer）是利用指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化（ Systematic Evolution of Ligands By Exponential Enrichment, SELEX） 技術(shù)篩選得到的能特異性識別靶標分子的單鏈寡核苷酸片段。核酸適體的靶標范圍非常廣泛，包括離子，小分子，大分子聚合物、核酸，蛋白質(zhì)、甚至活細胞等廣泛物質(zhì)體系，因此被譽為化學(xué)家的抗體。核酸適體在生物傳感中已得到廣泛應(yīng)用、同時也是潛在的藥物，因而吸引了大量的針對各種靶標分子的核酸適體的研究工作。然而到目前為止，核酸適體識別靶標分子的機制及高分辨復(fù)合物結(jié)構(gòu)仍相對較少。

       具有強致癌性的赭曲霉毒素是食品及飲料中的潛在污染物，篩選得到的核酸適體能特異性識別一個原子差別的赭曲霉素A（OTA）與B（OTB）（OTA中的一個Cl原子被OTB中H取代）。但核酸適體這種特異性識別僅有一個原子差別的靶標分子的機制仍不清楚。針對這一科學(xué)問題，武漢物數(shù)所李從剛研究組在核酸適體分子識別機制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略研究方面取得重要進展，通過液體核磁共振方法解析了核酸適體與OTA復(fù)合物在溶液中的高分辨結(jié)構(gòu)。核酸適體與OTA結(jié)合后呈現(xiàn)了一種新型的具有三聯(lián)體的發(fā)卡結(jié)構(gòu)，通過進一步對結(jié)合位點分析發(fā)現(xiàn)疏水、氫鍵、鹵健作用以及π-π堆積均對分子識別起到重要作用，而核酸適體與OTA間的鹵健作用是核酸適體特異性識別僅一個原子差別OTA與OTB的關(guān)鍵。這是首次發(fā)現(xiàn)鹵鍵在核酸適體的靶標分子識別中發(fā)揮重要作用。在結(jié)構(gòu)解析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于NMR結(jié)構(gòu)的post-SELEX優(yōu)化策略，實現(xiàn)了對核酸適體序列的精確優(yōu)化，使其與OTA的親和力得到了大于50倍的提升。這種新策略也可以適用于其它核酸適體，特別是親和力相對較低核酸適體的優(yōu)化，并促進核酸適體在食品檢測，生物傳感及核酸藥物等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

       該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、科技部、王寬誠教育基金及湖北省創(chuàng)新群體的支持。 相關(guān)成果發(fā)表在分子生物學(xué)權(quán)威期刊Nucleic Acid Research上。