我们实验室的一项核心工作是“看清”生物大分子在体外近生理的溶液状态下的真实样貌。借助强磁场中心的高场核磁共振（NMR）平台，我们可以在原子层面上捕捉DNA和RNA的动态三维结构，尤其关注与细胞衰老和癌症相关的端粒序列。我们观察到，这些核酸片段并非一成不变，它们可以通过自发的链置换反应，像搭积木一样交织成罕见的三分子复合物以及各种复杂构象。弄清楚这些G-四链体分子是如何折叠、组装以及相互转化的，是我们理解它们在细胞内发挥何种生理功能的第一步。
核酸G-四链体因具备复杂多变的折叠拓扑且与诸多重大疾病密切相关，使得其近年来已成为进行靶向药物干预的热门靶点。为了实现对特定构象的精准追踪，我们持续开展核酸功能探针和小分子配体的筛选与优化工作。比如：我们在研究中发现，极其微小的末端序列差异就会导致端粒片段折叠成截然相反的“假镜像”结构；而特定的荧光染料分子能够敏锐地识别这些微观差异并产生特异性结合。通过描绘这种探针与核酸结合界面的动态特征，我们正在为寻找肿瘤特异性调控标记物、开发靶向诊断工具积累关键的底层结构数据。
在没有现代蛋白质和酶帮助的地球早期环境中，最原始的遗传信息是如何完成复制的？我们通过模拟早期地球的化学演化环境，研究RNA单体在无酶参与下的化学组装逻辑。通过光谱实验，我们捕捉到了一个有趣的微观现象：活化的游离RNA单体在接触到单链模板的瞬间，会自动进行一次糖环构象的“翻转切换”。正是这个看似不起眼的物理变化，使得单体调整到了最适合化学连接的空间状态。这项探索帮助我们逐步拼凑出早期生命的演化图景。
