核酸与蛋白质相互作用机理研究获进展

近期来自吉林大学的研究人员分别与清华大学和中科院等处的研究人员在高分子结晶态分子间相互作用和RNA与蛋白质间相互作用研究方面取得重要进展。所获得的跨学科研究新成果公布在著名的国际期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）上，获得了Nature Materials等多个杂志的推荐。参与领导相关研究的是吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室张文科教授，其早年毕业于吉林大学化学系，之后曾在德国慕尼黑大学应用物理系，英国诺丁汉大学药学院，英国诺丁汉大学生物分子科学中心进行学习工作，涉及面广，对于化学，物理和生物学均有涉及，主要研究兴趣包括利用分子生物学的手段和方法来合成与DNA复制有关的蛋白质，从单分子水平揭示复制过程发生的分子机理以及影响因素等多个方面。近期其研究组与所苏朝晖、王倩等合作，选取了烟草花叶病毒（TMV）为研究对象，利用单分子力谱方法研究了其基因组RNA与蛋白质外壳之间的相互作用。对于核酸与蛋白质的相互作用机理的研究有利于实现对许多重要生命过程，如病毒感染及癌细胞生长的调控。而研究生物体系中核酸与蛋白质的相互作用对于准确揭示它们之间的作用机理更具实际意义，但长期以来由于难以找到适当方法获得直接测量，使得此研究进展缓慢。在这篇文章中，研究人员通过精细调控，将TMV颗粒以竖直方式固定在固体基片表面，然后利用AFM针尖与TMV内部的RNA之间的物理吸附作用，将RNA基因组从其蛋白质外壳中逐步提拉出来，直接测得了RNA从其蛋白质外壳上解组装所需外力的大小。该解组装力随着拉伸速率的增加而增大，随着pH值的增加而降低。研究还发现，解组装的RNA在适宜条件下可以重新结合到其蛋白质外壳上。通过此研究他们将AFM单分子力谱方法拓展到复杂生物体系中核酸与蛋白质相互作用的研究中，同时有望将该技术应用到病毒感染机理的研究。另外这一研究组还与清华大学张希教授合作，在国际上率先将原子力显微镜（AFM）的成像与单分子力谱巧妙地结合起来，建立了从单分子水平研究高分子单晶中聚合物链之间相互作用的方法。以末端含巯基修饰的聚氧乙烯（PEO）单晶为模型体系，先利用自晶种法从其稀溶液中制备出PEO单晶；接着利用金纳米粒子与巯基之间化学吸附标记巯基末端，结合AFM成像来定位金纳米粒子；再利用双巯基修饰的AFM针尖与特定的金纳米粒子接触，通过化学吸附形成桥连。他们利用这种方法成功地实现了高分子链从其晶体中的单分子拉伸，定量测量了高分子链间相互作用的强度。该研究拓宽了单分子力谱方法在高分子凝聚态研究中的应用，并可能用于单分子水平研究各种高分子的结晶行为。（来源：生物通万纹）