分子机器是指分子构成，并在外来能量驱动下产生机械运动而行使特定功能的纳米机器·在生物体内·核酸、蛋白质等生物大分子通过氢键、疏水力等弱相互作用自组装成天然的分子机器，行使了各种生物学功能。而如何通过化学或生物分子的设计、合成、组装来模仿天然分子机器，创制出纳米尺寸、动态驱动、智能识别的人工分子机器，则是分子工程领域的重大科学问题。2016年诺贝尔化学奖授予了分子机器领域的三位先驱:索维奇，司徒塔特和费林加。然而，当前人工分子机器所达到的精巧和多样化程度远不能与天然分子机器相比拟。例如，生物传感是利用生物特异性识别过程来实现生物检测的分析方法。而人工的生物传感器在识别能力灵敏度、特异性等各方面都远远逊色于生物体内的天然传感器(“分子机器”)。这就促使我们继续向自然学习，用“多元、协同”的理念来制造智能分子机器，或纳米机器人。DNA 纳米技术的蓬勃发展则为制造这样的分子机器提供了新的可能。DNA 纳米技术旨在利用 DNA分子卓越的自组装和识别能力，将其作为一种纳米材料实现精确的自底向上(bottom-up)的纳米构筑，从而设计各种功能纳米结构。利用自然界赋予DNA分子的自我识别和精确组装能力可以从底向上组装出各种均一性好、结构精巧和功能可设计的框架核酸(Framcwork Nucleic Acids)结构。相对于通常的无机纳米结构而言，这些框架核酸不仅制备简单、结构可控，而且易于实现精确的生物功能化尤其是将框架核酸与无机纳米粒子结合起来，可以进一步拓宽分子机器的功能多样性。本报告中将结合本实验室在利用框架核酸开展纳米构筑、单分子分析和纳米机器人方面的工作。

新冠病毒的基因组编码16种非结构蛋白'由其组装成一系列复杂的超分子蛋白质机器“转录复制复合体”(RTC)'负责病毒在宿主细胞内转录复制的全部过程。新冠疫情爆发之后，研究团队针对新冠病毒RTC开展了系统性研究，解析了转录复制“核心复合体”(C-RTC)的三维结构及其与核酸和抗病毒药物瑞德西韦复合体的三维结构(Scicncc'2020;Ccl，2020)，明了聚合酶的化机制，提出德西韦的抑制 RNA 合成的分子机制和潜在局限。在此基础上，研究团队进一步解析了转录复制“延伸复合体”(E-RTC)的三维结构(NatCommun+2020)'阐明了解旋酶推动 RNA延伸的机制;解析了“加帽过程中间态复合体”的三维结构(Ccll·2020)，首次发现NIRAN 结构城是催化 mRNA“加帽”的关键酶;解析了“加帽与复制矫正复合体”的三维结构(Ccl+2021)，明了“反式回潮”的错配校正机制，为进一步优化抗病毒药物、防止逃选提供了关键基础;在新冠病毒中，首次发现了一种蛋白质nsp9介导的RNA 的加帽机制(Cel，2022)。这些工作为深入认识新冠病毒复制机制和药物作用机制提供了关键生物学基础