重復(fù)還是不重復(fù)，這是個問題
2019年11月28日，清華大學生命科學學院魏迪明分子設(shè)計課題組（MADlab）在Nanoscale雜志上在線發(fā)表題為“由重復(fù)元件組裝的可尋址DNA納米管”（Addressable DNA nanotubes with repetitive components）的研究論文。
歷經(jīng)三十多年的蓬勃發(fā)展，以DNA折紙（scaffolded DNA origami）和單鏈結(jié)構(gòu)模塊（single-stranded tiles/bricks）為代表的DNA納米結(jié)構(gòu)自組裝手段日趨成熟，DNA分子充分展現(xiàn)其納米材料的本領(lǐng)，憑借巧奪天工的設(shè)計，DNA納米結(jié)構(gòu)的美好藍圖不斷被完美實現(xiàn)。借助分步組裝方法，DNA納米結(jié)構(gòu)的可控尺寸已有顯著提升，卻不及由簡單結(jié)構(gòu)模塊重復(fù)堆積的DNA晶體。因此，有效地增加組裝元件的可重復(fù)利用率，將會開辟提升DNA納米結(jié)構(gòu)尺寸的新思路。
在本研究中，研究人員首先比較了多種類型組裝元件的成管趨勢，從中開發(fā)出一種新型提高DNA組裝元件利用率的方法，即利用單鏈結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)源的幾何曲度實現(xiàn)組裝元件的可控重復(fù)（兩倍至四倍重復(fù)）。憑借此方法，成功構(gòu)建出各種長度的DNA納米管，最長的接近700納米，而且所形成的DNA納米管仍具備可尋址性，不受組裝元件重復(fù)的影響。該方法摒棄了以往復(fù)雜多步的優(yōu)化過程，簡便、高效地一步實現(xiàn)大尺寸模塊化DNA納米結(jié)構(gòu)的組裝，有效地降低了組裝成本。該工作還表明，在具體的組裝起點存在的情況下，可以進一步設(shè)計成核生長，實現(xiàn)更為多樣的可控組裝。
重復(fù)結(jié)構(gòu)單元DNA納米管自組裝示意圖和結(jié)果
(a) 結(jié)構(gòu)單元雙倍重復(fù)組裝成四股雙螺旋納米管的示意圖。(b) 由兩百個序列各異的單鏈核酸結(jié)構(gòu)單元雙倍重復(fù)組裝成的700納米的管狀結(jié)構(gòu)。
清華大學生命科學學院2014級博士研究生白坦蹊為本文的第一作者。清華大學生命科學學院魏迪明研究員為該文的通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金委、清華-北大生命科學聯(lián)合中心、清華大學結(jié)構(gòu)生物學高精尖中心等基金資助。
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原文鏈接：?https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/NR/C9NR07196B
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