RNA-DNA杂合双链弹性和结构多样性的单分子研究

RNA-DNA hybrid, which is involved in various important biological processes, occupies up to 5% of mammalian genomes, . Its mechanical and structural properties are closely related to its functions, which are still unclear. .In this project we plan to: (1) study the mechanical properties of RNA-DNA hybrid by magnetic tweezers and AFM scanning; (2) study the structural diversity of RNA-DNA hybrid under tension and torque by magnetic tweezers; (3) study the effects of multivalent cations and RNAse H. .This project will help us to understand the relationship between the functions of RNA-DNA hybrid and its mechanical and structural properties, design drugs targeting to RNA-DNA hybrid.

RNA-DNA杂合双链约占哺乳动物基因组的5%，广泛参与重要的生命过程，其多种功能与其弹性和结构密切相关。然而，目前尚缺乏关于RNA-DNA杂合双链弹性和结构多样性的相关研究。本项目拟（1）使用单分子磁镊技术和原子力扫描成像技术，研究RNA-DNA杂合双链的弹性；（2）使用单分子磁镊技术施加拉力和扭矩，研究RNA-DNA杂合双链的结构多样性；（3）研究RNA-DNA杂合双链与高价阳离子、与RNA酶H等的作用。本项目为理解RNA-DNA双链的重要生理功能与其弹性和结构的关系，并为以RNA-DNA双链为靶点的药物设计提供结构基础

RNA-DNA杂合双链约占哺乳动物基因组的5%，广泛参与重要的生命过程，其多种功能与其弹性和结构密切相关。然而，目前尚缺乏关于RNA-DNA杂合双链弹性和结构多样性的相关研究。本项目使用单分子磁镊与分子动力学模拟，取得以下通讯作者成果：.(1). 测定了RNA-DNA杂合链的弹性和动态结构，被评为 the best of 2019（Biophysical Journal 2019）。 .(2). 发展了一种方便、普适的构建DNA、RNA以及RNA-DNA杂合核酸的方法（ACS synthetic biology 2019）。.(3). 为何双链DNA而不是双链RNA被高度压缩在细胞核中，成为遗传信息的主要物质载体？我们发现高价阳离子优先嵌入双链RNA宽而深的大沟，使RNA变硬而难以被压缩成为基因的载体（Physical Review Letters 2020）。.(4). 哺乳动物精子发育过程中，DNA被高度CpG甲基化，并压缩成致密的螺旋管结构。我们发现CpG甲基化能够增强DNA-DNA吸引，促进DNA的致密压缩，从而促进哺乳动物精子发育（Journal of the American Chemical Society 2020）。