近日，国际学术期刊Nucleic Acids Research 在线发表了位灯国教授团队和英国伦敦大学学院（UCL）Gary N Parkinson、英国Diamond 光源合作研究成果，题为“Native de novo structural determinations of non-canonical nucleic acid motifs by X-ray crystallography at long wavelengths”。研究采用长波长反常散射解析了猪伪狂犬病毒IE180 3' UTR RNA G-四链体结构，为靶向RNA G-四连体的药物设计奠定了结构基础。
除作为遗传信息的载体外，核酸可折叠成不同的三维结构，与生物分子互作，调控生命过程。揭示核酸三维结构，有利于理解核酸与生物分子互作机制，设计分子调控核酸功能。然而，核酸结构的解析方法远没有蛋白结构解析方法成熟。分子置换是确定晶体结构中生物大分子相位的常用技术，但目前PDB数据库中的核酸结构不多，且缺乏多样性，严重限制了分子置换方法在核酸晶体结构解析中的使用。通过浸泡等方法往晶体中引入重金属离子，在不改变晶体结构的前提下，采用同晶置换法可用于确定晶体相位，但在大多数情况下，我们无法确定离子能否与核酸特异性结合。利用晶体结构中内在元素（如氨基酸中的硫、核酸中的磷）的反常散射来解决相位问题，不需要引入外源原子，不改变晶体结构，可极大地方便核酸晶体结构的解析。
前期，位灯国教授团队在猪伪狂犬病毒（PRV）IE180 3' UTR 鉴定出调节基因表达和病毒复制的G-四链体可形成序列（RNA Biol. 2020;17(6):816-827）。在本研究中，该团队借用英国Diamond光源长波长X射线衍射线站I23（衍射波长：2.7 Å – 4.96 Å），解析了3个非经典的核酸新结构:（i）以G-四链体结构中钾离子作为散射体，采用钾离子单波长反常散射方法（K-SAD），解析了PRV IE180 3' UTR RNA G-四链体与小分子TMPyP4的复合物结构；（ii）组合K-SAD和晶体含有的钴离子的单波长反常散射（Co-SAD），解析了PRV DNA G-四链体晶体结构；（iii）组合P-SAD和Br-SAD（传统溴代衍生物），解析了人端粒序列的i-motif结构。这个研究充分展示了长波长反常散射在晶体结构解析中的优势。卟啉TMPyP4稳定核酸G-四链体，具有很强的生物活性。该工作首次揭示出TMPyP4与RNA G-四链体的互作的晶体结构，为靶向RNA G-四连体的药物设计奠定了结构基础。
植物科学技术学院博士研究生张雅姝和英国Diamond光源Kamel El Omari为论文的第一作者，理学院位灯国教授和伦敦大学学院药学院Gary N Parkinson为通讯作者。
