生命活动的基础主要是基于各种生命分子（如蛋白质、DNA/RNA和化合物小分子）构建的复杂动态反应网络。其中，分子在活细胞中的分布对于研究其在生命系统中的功能和机制至关重要。基于沃森-克里克-富兰克林碱基配对的核酸自组装的高度可编程性，设计构建特殊结构及功能的合成核酸序列，通过核酸分子与目标分子及核酸分子间互作诱发的核酸再杂交、构象转化或核酸剪切/降解过程实现目标分子及环境变化的特异性传感分析。基于高效扩增技术，可以实现分子水平的超高灵敏荧光分析检测。然而，目前荧光生物分析方法仍然受到单向、不可逆反应的困扰，难于监测生物分子在复杂动态反应网络中的实时浓度和时空定位。
最近，化学化工学院袁若/梁文斌教授课题组开发了一种人工动态网络元件，用于监测生物系统内复杂动态反应网络中生物分子的实时浓度和时空定位，相关研究成果以“Insights of Life Molecules’ Dynamic Distribution in Live Cells via Sequence−Structure Bispecific Fluorescent RNA”为题发表于JACS（Journal of the American Chemical Society）。该研究中，基于分子对接模拟探究了荧光适配体与探针分子作用实现荧光增强的机制，通过限制扭曲分子内电荷转移（TICT）的光物理性质，确认了Pepper-HBC以氢键为主的互作机制。基于此，设计构建了一种新颖的、具有序列和结构双特异性的FLRNA――结构转换适配体（SSA），实现对生物分子的动态浓度表达变化和时空定位的监测，拓宽了FLRNA设计方法及应用范围，为深入探究生物系统中生命分子动态变化及功能机制提供了新的技术支撑。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c03626
图1. 细胞动态反应网络中生物标志物动态分析原理示意图
