明日会议 | 任艾明教授《Structure-based investigation of fluorogenic RNA apatmer》

任艾明，浙江大学 “求是”特聘教授。中国科学院上海有机化学研究所博士（2010），美国斯隆凯瑟琳癌症研究中心博士后、副研究员（2011-2016）；先后入选（获得）国家海外高层次青年人才计划（2016）、国家优秀青年科学基金（2020）、国家杰出青年科学基金（2023）等人才项目, 获得2024年英国皇家化学会Faraday Horizon Prize学术奖。主要研究方向是通过结构生物学、化学生物学、高通量筛选的方法等方法对具有独立功能的RNA分子如核开关（Riboswitch）、核酶（Ribozyme）以及核酸适配体（Aptamer）等的结构与功能进行研究，进一步发展以RNA分子为基础的相关研究工具及抗菌药等的研制工作。陆续在Nature 、Nature Chemical Biology等国际期刊上发表论文多篇。目前担任高水平国际学术期刊的特约审稿人以及中国生物物理学会-分子生物物理分会、中国生物化学与分子生物学-核糖核酸分会等多个学术分会委员。

RNA荧光适配体（fluorogenic RNA aptamers）是一类通过体外筛选获得的功能RNA分子，能够通过特异性结合小分子荧光染料并激活其荧光信号模拟荧光蛋白的作用，从而实现对目标RNA的实时动态追踪，已成为RNA生物学研究的重要工具。我们在研究中系统得探讨了Pepper、Clivia以及RhoBAST三类RNA荧光适配体的结构基础与作用机制。在Pepper适配体的研究中，我们基于其三维结构解析，揭示了荧光激活的关键结构特征，为理解适配体–染料之间的相互作用提供了理论基础，并在此基础上进一步开发了性能优良的Pepper变体。在Clivia适配体的研究中，我们结合其结构特性设计了多价Clivia适配体以提升荧光性能，同时通过结构分析发现了其正交特性，并探讨了其在RNA成像应用中的优势及潜在拓展方向。在近期的研究中，我们进一步聚焦于RhoBAST，一种性能卓越、可用于活细胞超分辨RNA成像的荧光RNA适配体。我们基于RhoBAST的游离态（apo）和配体结合态的三维结构解析，揭示其采用倒“V”型整体构象，并通过J2/3与L3环区形成荧光染料结合口袋；通过结构比较、定点突变、荧光和氨基嘌呤（Ap）实验，我们首次发现并阐明了核苷酸翻转（nucleotide flipping）机制在荧光激活和快速配体交换中的关键作用，这一动态构象变化为RhoBAST实现荧光闪烁和超分辨成像提供了分子基础。总体而言，这些发现从不同维度加深了我们对RNA–染料相互作用及RNA构象动力学的理解，也为新一代高性能RNA成像工具的理性设计与优化奠定了坚实基础。