赵蕴杰课题组在凝聚态软物质物理研究中取得新进展

作者:王棣 时间:2023-11-14 点击数:

近日,我院生物物理研究所赵蕴杰教授课题组及其合作者在RNA软物质生物分子靶向结构设计研究中取得重要进展。相关结果以“Dynamic geometry design of cyclic peptide architectures for RNA structure”为题,于20231025日作为封面论文发表于国际期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。

RNA是生命体中重要的软物质生物分子,可以通过结合其它软物质分子调控其结构和功能表达,与很多重要的人类疾病密切相关。揭示RNA分子的相互作用物理机理,设计软物质分子调控RNA分子的结构和功能是凝聚态软物质物理研究中尚未解决的科学难题。


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1.左图为Physical Chemistry Chemical Physics的封面介绍。右图为环状肽分子的理论模拟和核磁共振光谱实验结果,该图表明设计的环状肽分子与靶标RNA有较强的结合能。


为了解决这一问题,赵蕴杰教授课题组及其合作者发展了基于复杂系统和动态几何匹配的环状结构分子设计物理模型。该模型首先使用基于图的树分解模型设计与RNA目标靶点几何互补的环状肽结构,然后利用基于复杂系统的动力学网络模型筛选和优化环状肽分子。他们利用该模型针对两个HIV疾病相关的RNA结构设计了环状肽分子。理论模拟表明环状肽分子与靶标RNA会形成较强的结合能。核磁共振光谱(NMR)实验结果表明,SL3 RNA与环状结构分子L22#15有约5μM的结合亲和力,优于现有的SL3 RNA实验结果,并能竞争性的抑制NC蛋白与靶标结合。另一个RBE RNA的环状结构分子L22+16也达到了~11 μM的结合亲和力。这些结果为进一步揭示RNA分子的相互作用物理机理,设计软物质分子调控RNA分子的结构和功能提供了启示和理论指导。

该工作由我院赵蕴杰教授(通讯作者)、赵蕴杰教授课题组博士生宁尚波(第一作者)、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院龚洲副研究员和研究生孙旻共同合作完成。该工作的核磁共振光谱实验分析主要依托中国科学院精密测量科学与技术创新研究院核磁共振平台进行。该项研究得到了国家自然基金委项目(1217508131971155),中央高校基本科研业务费专项基金(CCNU22QN004)和中国科学院青年创新促进会项目(2020329)的资助。

论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/CP/D3CP03384H


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通讯员|王棣

责编|刘洁

审校|俞云伟


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