2020-07-01
分子生物学前沿论坛|张兴华教授做客“分子生物学前沿论坛”
//评论数 //参与数

2020年6月23日上午,应邀请武汉大学张兴华教授做客分子生物学前沿论坛。因受疫情影响,此次会议采取线上模式。张兴华教授带来题为“核酸动态结构的单分子研究”的报告,蛋白质研究团队全员参加此次学术报告,报告还吸引了众多其他院系师生参加。

核酸可以分为DNA、RNA以及杂合链,为行使多种功能核酸也会有多种结构,比如hairpin、G-quadruplex、riboswitch和ribozyme等。同时核酸的结构会受化学修饰、分子拥挤、离子、温度等多种因素的影响。张兴华教授的报告主要介绍了六个研究成果。1996年科学家们发现当DNA受到的外力达到65pN时,DNA长度会变成原来的1.7倍,科学家们对此提出了三种假设,张兴华教授通过设计两种不同的DNA证明了这三种假设的正确性,并且这三种DNA结构可以相互转换。张兴华教授还对高价阳离子对核酸结构的影响进行了研究,三价钴离子降低了DNA转矩作用下形成的持久性长度、拉伸模量、螺旋密度和聚体的大小,却增加了RNA的持久性长度、拉伸模量、螺旋密度和聚体的大小。同时发现二价镁离子降低了聚体的持续长度、轮廓长度和大小,但增加了DNA和RNA的螺旋密度。在全原子分子动力学模拟中,DNA和RNA上阳离子的不同结合模式解释了实验结果,表明高价阳离子诱导的DNA和RNA双链螺旋密度和结构的显著变化可能影响双链与蛋白质的相互作用。同时张兴华教授还对GpG甲基化对核酸结构的影响。CpG甲基化在哺乳动物细胞中很常见。在精子中,DNA具有最高水平的CpG甲基化,并浓缩成环状结构。CpG甲基化如何影响DNA结构和相互作用对理解其生物学作用很重要,但在很大程度上仍是未知的。张兴华教授利用RNA-DNA-RNA结构,以多胺或聚赖氨酸肽作为组蛋白尾部的简化模型,观察DNA的压缩和扩展状态。结合测量的DNA弹性,张兴华教授及其团队发现了每个胞嘧啶核苷酸的CpG甲基化显著增加DNA-DNA吸引力。GC含量57%的DNA,精子诱导的DNA-DNA吸引CpG甲基化相对增加32%,聚赖氨酸诱导的DNA-DNA吸引相对增加9%。这些发现对评估CpG甲基化在精子发育和染色质调控做出了贡献。同时张兴华教授发现阳离子会增加核酸双螺旋的密度,离子还会使得DNA双螺旋的带电状态发生改变。张兴华教授及其团队还开发了一种新的单碱基精度的核算检测方法,1min内就可以完成检测,并且可以区分病毒的不同亚型,这大大降低了检测时间、人工成本与试剂消耗等等。

报告结束后,张兴华教授就学生们提出的问题一一解答。

报告人简介:张兴华教授,博士生导师 2016年在武汉大学工作至今。主要研究领域为单分子生物学、核酸动态结构和DNA甲基化。