武汉大学郭存兰课题组利用结构明确的DNA发夹构筑了均匀有序的自组装单层膜，通过金属离子螯合控制碱基对扭曲程度，实现了固相下DNA电荷输运的精准调控。他们发现DNA发夹的构象变化与电荷输运之间的近似线性正相关性，该相关性与螯合金属离子含量和DNA序列有关。

DNA的电荷输运不仅是了解遗传系统中许多生物过程的基础，同时也是开发功能化电子器件和生物传感器的核心内容。大量研究已经证实DNA碱基组成、序列和碱基堆叠方式可以调控DNA的电荷输运性能，但由于DNA本身结构的多样性和复杂性，使得设计DNA碱基堆叠形式，调控DNA的电荷输运仍然具有挑战性。

为了明确DNA碱基堆叠与固相DNA电荷输运性能之间的关系，郭存兰课题组设计了一系列DNA发夹结构，在DNA的三个不同位置分别引入T-T错配碱基对，通过外加汞离子与T-T错配螯合，精确微调DNA发夹的构象；构建均匀有序且致密的DNA发夹单层膜，以此为模型，揭示了DNA发夹构象和电荷输运之间的半定量关系，并且受汞离子含量和DNA序列调控（图1）。

结合DNA发夹结构在溶液中的构象变化和固相下单层膜的能级分析，揭示螯合汞离子增强发夹DNA的电荷输运的原因主要是汞离子的存在，使含错配碱基对的DNA发夹更接近标准的B型构象，增强了DNA分子与电极间的耦合。而螯合汞离子不会使DNA分子与电极间的能垒发生显著变化（图2）。

金属离子螯合优化碱基堆叠的策略可以精确控制DNA的构象变化，进而调控DNA的电荷输运性能，这为未来开发基于DNA的功能化电子器件和生物传感器提供了一种很有前景的设计策略。