沃森-克里克氢键（Watson-Crick hydrogen bond）和胡格斯汀氢键（Hoogsteen hydrogen bond）在DNA高阶结构的形成中发挥着重要作用。它们通过链接不同的核酸碱基对（Base pairs）来编码遗传信息，并通过Watson-Crick和Hoogsteen碱基对之间的相互转换，动态调控生命的遗传模式，如基因调控和复制。因此，精确区分DNA结构中的这两种氢键，对于深入理解DNA功能至关重要。然而，由于氢键固有的不稳定性，两者间的电子密度差异以及在亚纳米尺度上的微小结构差异（尺寸上相差大约2Å），目前很难在不同DNA背景下精确测量和区分Watson-Crick和Hoogsteen 氢键。

近日，我院在纳米孔生命分析与精确测量技术领域取得研究进展，相关成果以“Nanopore Discriminates Watson-Crick and Hoogsteen Hydrogen Bonds in Multiple DNA Contexts”为题发表于《Nano letters》期刊。研究人员通过构建基于α-溶血素纳米孔的检测体系，实现了亚纳米尺度上Watson-Crick和Hoogsteen氢键的精确测量与区分。此外，研究还发现，Watson-Crick和Hoogsteen氢键对一些稳定DNA结构与功能至关重要的理化参数（如表观遗传修饰、DNA末端结构和溶液质子强度）具有不同的敏感性。这项工作在亚纳米尺度上对氢键特征进行了精确测量，为通过微小化学键结构变化表征并分析复杂DNA结构与功能奠定了基础。

李苇（电子科技大学医学院博士后）为论文的第一作者，王赟姣和王亮为论文共同通讯作者。该工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后基金、重庆英才、重庆市自然科学基金以及中国科学院“青促会”等项目的支持。

论文链接 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06067

图一：纳米孔对沃森-克里克氢键（Watson-Crick hydrogen bond）和胡格斯汀氢键（Hoogsteen hydrogen bond）的精确测量与区分