核酸非经典结构中具代表性的G-四联体(G4) 参与端粒延伸、肿瘤细胞增殖等重要生物学过程，G4 与特定蛋白的相互作用监测对理解一些疾病的发生发展以及端粒调节和揭示典型癌症的演变机制至关重要。
近日，中国科学院重庆研究院与陆军特色医学中心合作在基于单分子纳米孔电学技术监测核酸高级结构与特定蛋白作用的解折叠过程研究方面取得进展，相关成果以“Unwinding Process of DNA/RNA Quadruplexes by Proteins under Label-Free Nanopore Monitoring”为题在《Nucleic Acids Res.》期刊发表。
在核酸-蛋白质相互作用研究方面，研究团队采用固态纳米通道单分子平台，首次实现了对DNA/RNA G4被特定蛋白质（TEP1、RTEL1、nsp13）实时解旋过程的直接监测（图1）。该研究成功观测到20 nM人体端粒序列DNA（hTel）在弱酸性条件（pH 5），0.5 M CsCl缓冲介质中，可被10 nM TEP1或RTEL1蛋白在1小时内高效解旋为单链DNA（ssDNA）。TEP1蛋白展现出对混合型拓扑结构G4的选择性解旋能力，而对平行型G4作用甚微(见图2)。在SARS-CoV-2病毒RNA 研究方面，实验证实来源于病毒基因组的RNA G4结构（如RNA-1574）可在2 M LiCl、pH 5条件下，被其解旋酶nsp13高效解链， 50%摩尔比的nsp13在1小时内即可实现RNA-G4显著解折叠。该技术为理解G4结构在端粒维持、肿瘤发生及病毒复制等关键生物学过程中的作用机制提供了全新的单分子研究工具。
本工作的通讯作者为重庆研究院及陆军特色医学中心曾春雨教授和重庆研究院梁丽媛，重庆研究院研究生任美丽及副研究员翁婷为共同第一作者。上述工作得到国家重点研发计划、中国科学院西部之光，中国科学院青促会等项目资助。
相关论文链接：DOI: 10.1093/nar/gkaf547
图1. 固态纳米通道G4解折叠过程监测
图2. TEP1蛋白与DNA-G4的相互作用过程及选择性解折叠