作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2024/2/22 15:18:03
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科学家实现高阶DNA折纸结构高效制备

 

近日,国家纳米科学中心研究员丁宝全与亚利桑那州立大学教授颜颢团队合作,在构建支链核酸引导DNA折纸结构进行精确共组装方面获重要进展。相关研究已在《美国化学会志》发表。

DNA折纸作为一类具有代表性的核酸纳米结构,在构建精细纳米器件和智能药物递送系统等方面发挥着重要作用。DNA折纸结构通常由一条长“脚手架链”和上百条短“订书钉链”退火(DNA分子受热变性,双链分开,再缓慢冷却至室温)共组装而成。由于常用脚手架链的核酸序列长度有限,DNA折纸结构的尺寸被严重限制。

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组装高阶DNA折纸结构。受访者供图

前期研究中,丁宝全团队发现,经共价偶联所制备的支链核酸结构具有非常高的热稳定性,有望作为构建高阶DNA折纸结构的连接枢纽。

在此基础上,团队提出通过构建支状订书钉链来组装高阶DNA折纸结构的概念。首先,将线型订书钉链共价偶联成支状订书钉链,并将其直接引入DNA折纸结构组装体系中,相对于传统的两步组装体系(产率<10%),可一步制备得到尺寸可控,且产率高达80%以上的高阶DNA折纸结构。

研究人员通过设计具有不同订书钉序列的杂合型支状订书钉链,经多级次组装,可获得形貌各异的杂合型高阶DNA折纸结构。最后,在支状订书钉链的桥联作用下,可高效得到微米尺度的含有100个DNA折纸结构单元的高阶DNA折纸阵列。该类尺寸形状可控的高阶DNA折纸阵列仍然具有非常好的纳米级定位性能,可作为高清模板呈现出预先设计的纳米图案。该研究利用共价偶联的支链核酸结构为连接枢纽,充分展示了核酸结构的精确共组装能力,实现了对各类高阶DNA折纸结构的高效制备,为大尺寸核酸纳米结构的构建和功能化提供了新的研究策略。

国家纳米科学中心与郑州大学联合培养的硕士毕业生王宇昂、国家纳米科学中心特别研究助理王洪和国家纳米科学中心与吉林大学联合培养的博士毕业生李燕为论文共同第一作者。

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/jacs.3c13331

 
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