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            上海交通大學提出元DNA結構自組裝概念并取得重要進展

            來源:分析化學 閱讀數:225 時間:2020-09-16 10:24:53
            近日,上海交通大學化學與化工學院樊春海院士團隊與美國亞利桑那州立大學Hao Yan(顏顥)教授團隊合作發展了一種通用的“元DNA”(M-DNA)策略,這些元DNA結構可通過自組裝形成微米尺度的靜態與動態結構。該工作以“Meta-DNA structures”為題發表于Nature Chemistry 。

            DNA的特異性堿基互補配對能力和“剛柔并濟”的結構特性,決定了DNA強大可控的自組裝性能。

            借助DNA折紙(DNA origami)技術,長的單鏈DNA(ssDNA)可在數百條短DNA鏈的幫助下被折疊成指定形狀,但是這些結構的尺寸主要集中在幾納米到一兩百納米之間。

            迄今為止,研究人員一直很難組裝出更大(微米至毫米級)的DNA結構,這嚴重限制了DNA折紙技術的廣泛使用。



            為解決這一問題,該團隊發展了一種通用的“元DNA”(M-DNA)策略,研制出了一種新型元DNA結構。

            該結構與人頭發絲的寬度相當,直徑是原始DNA納米結構的1000倍。而且,這一亞微米級的6螺旋束DNA結構可像放大版的單鏈DNA一樣自我組裝。利用元DNA,該團隊構建了一系列亞微米到微米級DNA體系結構,包括元多結、3D多面體以及各種二維/三維晶格等。

            通過分層鏈置換反應,可以將DNA的動態特征轉移到元DNA上。此外,通過僅改變單個元DNA的局部柔性及其相互作用,團隊成功構建了從一維到三維的一系列亞微米或微米級DNA結構,包括四面體、八面體、棱柱和六種緊密堆積的晶格等。

            這種元DNA策略為精確構建微米尺度甚至宏觀尺度的DNA結構提供了一種全新的思路,有助于將DNA納米技術的精確構筑能力從納米尺度提升至微米以上尺度,進而幫助科研人員設計出更復雜的DNA電路、DNA分子機器和DNA納米器件。

            來源:上海交通大學化學化工學院

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