2026年3月，食用植物品质监控与健康功效研究团队李永淑博士在SCI期刊《Microchemical Journal》（中科院2区，IF: 5.1）上发表题为“A synergistic approach of structural analysis and AI assistance for aptamer affinity maturation toward 5-HMF biosensing”的研究论文。湖北师范大学为第一通讯单位，陈碧莲为论文第一作者，李永淑博士为独立通讯作者。
团队前期已筛选出 5 - 羟甲基糠醛（5-HMF）特异性核酸适配体 H1，但其与靶标的结合机制尚不明确，制约了传感器性能的进一步提升。为阐明 H1 适配体作用机制、提升其亲和力，研究团队采用结构解析与人工智能辅助设计协同策略，系统开展适配体截短、突变、结构探针标记及分子对接分析。通过截短实验确定了结合5-HMF的核心23nt核苷酸序列；利用G-四链体探针ThT和2-氨基嘌呤（2-AP）标记技术，结合分子对接，揭示了G-四链体的形成不利于适配体与5-HMF的结合，并明确了结合时适配体的优势构象为茎环结构。在此基础上，引入大语言模型DeepSeek预测关键相互作用区域（GTGGGC和CATTTT），并指导碱基修饰设计。经ThT和ITC验证，氟尿嘧啶修饰的适配体H1-21m5Fud亲和力提高5倍，尿嘧啶修饰的H1-21mdUb提高4倍。基于H1-21mdUb构建的无标记生物传感器在10%葡萄糖注射液中对5-HMF的检测限达0.22 μg/ml，灵敏度较前期报道提升近7倍。本研究为功能核酸的理性设计提供了新的思路，其中大语言模型在辅助解析适配体-靶标相互作用及指导传感器优化方面展现了应用潜力。
2 研究资助
本研究得到湖北省自然科学基金（JCZRLH202600055）、湖北省中央引导地方科技发展专项（项目编号：2024BSB020）、黄石市科技创新团队（项目编号：CXPT2023000007）、湖北省教育厅科研重点项目（项目编号：D20222503）、湖北省食用野生植物保护与利用重点实验室（项目编号：EWPL202103/EWPL202409）、湖北省高校优秀中青年科技创新团队（项目编号：T2022028）、产学合作教育计划（CXHZ24011）、湖北师范大学本科项目（2025X052，2025X056）以及研究生科研创新项目（2025Y102）的资助。
3原文链接
https://doi.org/10.1016/j.microc.2026.117751