中国科学院杭州药物研究所谭伟宏教授、韩达教授与郭培教授团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表研究成果，成功解析了DNA适体与三磷酸腺苷(ATP)结合的三级结构，并在此基础上开发出具有亚微摩尔级亲和力的优化变体。该工作为DNA分子工具在生物传感与治疗领域的应用提供了新方向。

DNA适体作为分子识别工具，其应用受限于对三级结构和结合机制的认识不足。研究团队以靶向ATP的DNA适体1301b为对象，通过核磁共振技术解析了其缩短变体1301b_v1与ATP以1:1比例结合的三级结构。结构显示，ATP嵌入由两个内部环构成的口袋中，通过氢键和碱基堆叠作用实现稳定结合。

研究还发现镁离子在中和磷酸基团负电荷、促进适体半折叠构象形成中起到关键作用，表明该DNA适体通过自适应机制识别ATP。基于结构洞察，团队在中心连接区域引入2'-O-甲基修饰，显著提升了结合亲和力并降低对镁离子的依赖性。优化后的适体对ATP的解离常数(K_D)达到约0.7微摩尔，是目前已报道同类适体中的较高水平，且保持了良好特异性。

该研究不仅揭示了DNA形成复杂三级结构的潜力，也为设计用于诊断和靶向治疗的高性能DNA工具提供了结构基础。谭伟宏表示：“这项工作展示了通过理性设计优化DNA适体的可行性，为开发下一代生物传感与治疗策略奠定基础。”

更多信息： Yan Jiang 等人，ATP 结合 DNA 适体的结构基础和亲和力提升，《美国国家科学院院刊》(2025)。期刊信息： 美国国家科学院院刊