当前位置:首页 > 生物研究 > 生化与分子生物学 > 正文

Science:科学家开发出创新的DNA纳米扭曲技术

Science:科学家开发出创新的曲折DNA纳米技术

近日,美国亚利桑那州立大学的研究人员找到了解决一种关键设计难题的新办法,这将能令研究人员生成各种各样的2维和3维结构,从而推动DNA纳米技术新兴领域的发展。在最新这项研究中,他们完成了类似线框,分子镊子,剪刀,螺丝,手风扇,甚至是一张蜘蛛网之类的2维和3维结构,十分有趣。相关研究论文刊登在近期出版的《科学》(Science)杂志上。

DNA不仅仅是生命的密码,它还是制造纳米级构件和设备的通用元件。通过现代生物技术,可以制造出很长的DNA分子,上面排列着根据意愿选择的构建模块序列,这为DNA的应用开辟了广阔的新天地,而不仅限于自然界中生物进化的领域。

现在他们又继续在分子水平上探索着这些结构的几何和物理限制。研究人员表示,这一领域的研究人员对于构建线性或者网状的结构十分感兴趣,他们需要研发出新的设计思路,来构建更加复杂的三维结构。

通过一种“自下而上”扭曲技术,研究人员将分子乐高设计的关键点聚焦于一种称为Holliday交叉(Holliday junction,HJ)的DNA结构上。在自然界中,这种十字形,双叠DNA结构就像是遗传机制中的十字路口,两个独立的DNA螺旋能用于交换遗传信息。Holliday交叉带来了地球上各种各样的生物,并确保后代具有来自母亲和父亲DNA信息的独特重组。

在自然界里,Holliday交叉能以约60度角的角度扭曲双叠DNA链,这是交换基因的一个完美角度,但有时对于DNA纳米技术的科学家来说,这并不是好消息,因为这限制了其结构的设计规则。

研究人员指出,原则上,可以利用这个支架横向连接多个层,然而,当需要构建垂直方向结构时,DNA的极性就会导致无法构建多层。研究人员通过改变每个Holliday交叉之间DNA的长度,使得Holliday交叉中几何形状发生了非常规的重排,令这个交叉更加灵活,并首次能在垂直方向上构建结构。研究人员将其称为烧烤架形状,DNA烧烤架。

了解更多:

DNA Gridiron Nanostructures Based on Four-Arm Junctions

Science, 22 March 2013 | DOI: 10.1126/science.1232252

Engineering wireframe architectures and scaffolds of increasing complexity is one of the important challenges in nanotechnology. We present a design strategy to create gridiron-like DNA structures. A series of four-arm junctions are used as vertices within a network of double-helical DNA fragments. Deliberate distortion of the junctions from their most relaxed conformations ensures that a scaffold strand can traverse through individual vertices in multiple directions. DNA gridirons were assembled, ranging from two-dimensional arrays with reconfigurability to multilayer and three-dimensional structures and curved objects.

阅读次数:  
更多 相关资讯:
    无相关信息

发表评论