核酸是生命活動中的最重要的動態(tài)生物分子之一�？刂坪怂岬慕Y構和活性可以極大地擴展了其在治療，生物傳感，納米技術和生物計算中方面的應用潛力。目前已經(jīng)開發(fā)了基于小分子與光激活的方法來激活核酸的性能來對其結構和功能的外部控制，這些方法都能一定程度地控制核酸的活性。但是目前存在的方法僅僅適用于天然核酸，并且通常與聚合酶產生的序列不相容。同時，對核酸的熱觸發(fā)控制仍未開發(fā)，在響應性核酸技術中留下了重大空白。
乙二醛是一種在分子生物學中常用的化學變性劑，它與多個核堿基的沃森-克里克表面共價結合。同時乙二醛在高溫和弱堿性條件下容易脫保護。因此，使用乙二醛作為核酸籠蔽劑能夠逆轉加合物的形成和恢復堿基配對的能力�；诖耍疚淖髡唛_發(fā)了一種基于乙二醛與堿基的熱可逆相互作用，可控地控制多種核酸支架結構與活性的方法。
首先，作者在模型DNA鏈上驗證了乙二醛能夠籠蔽住DNA上的堿基，能夠破壞核酸的結構和功能。同時，作者通過調節(jié)pH，溫度和孵育時間，實現(xiàn)了在條件下可以實現(xiàn)乙二醛的脫籠。緊接著，作者也證明了乙二醛可以影響小分子與適體相互作用以及DNA酶活性的完全抑制。
在該方法成功地應用于天然DNA和RNA的骨架后，作者接下來將該方法應用于非規(guī)范性異種核酸支架——蘇糖核酸（TNA）和肽核酸（PNA）。與DNA或RNA相比，TNA由重復連接2'至3'磷酸二酯鍵的蘇糖組成，而PNA由氨基乙基甘氨酸單元形成“肽”。由于它們的化學結構，TNA和PNA都對核酸酶具有抵抗力。作者評估了乙二醛的籠蔽對TNA與DNA互補的堿基之間的干擾，利用微尺度熱泳（MST）來測量雙鏈體的形成，發(fā)現(xiàn)乙二醛的籠蔽可以完全抑制雙鏈體的形成，而從TNA中去除乙二醛加合物，可以觀察雙鏈體形成的完全恢復。同時，乙二醛的籠蔽還可以可逆地破壞酶與核酸的相互作用，作者證明了sgRNA的籠蔽可以實現(xiàn)對CRISPR-Cas9活性的可調可逆的控制。
最后，作者將乙二醛的籠蔽應用于提高PCR的特異性中。盡管PCR具有很高的靈敏度和效率，在使用過程中也容易引起脫靶DNA產物的非特異性擴增。這些問題中的許多是由于包括引物二聚體的形成和DNA模板內的非特異性退火的原因造成的，這主要發(fā)生在早期PCR循環(huán)中的低溫步驟中。作者發(fā)現(xiàn)乙二醛的籠蔽可以有效破壞核酸雜交，并且在加熱條件下可完全逆轉，從而防止脫靶引物相互作用并提高總體擴增特異性，有望用于基于高精度PCR的診斷。
總之，這項研究通過提供一種簡單有效的方法來對化學合成和酶促產生的核酸進行熱響應控制，從而解決了核酸技術中的一個重大空白。此外，乙二醛籠蔽幾乎可應用于任何核酸支架，提供了核酸活性控制的通用方法。
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