这种技术称为DNA折纸,研究人员反复折叠的DNA长链构建各种微小的3 d结构,包括微型生物传感器、药物运输容器。率先在2006年加州理工学院的,DNA折纸吸引了数以百计的新研究在过去的十年里,渴望建立插座和传感器,可以在人体检测和治疗疾病,评估污染物对环境的影响,并协助其他生物应用。

尽管DNA折纸的原则非常简单,技术的工具和方法设计新的结构并不总是容易掌握和没有被很好地记录下来了。此外,科学家新的方法没有单一参考他们可能会最有效的方式构建DNA结构和如何避免陷阱可能会浪费数月甚至数年的研究。

这就是为什么雅各Majikes和亚历克斯Liddle,研究人员在国家标准和技术研究院(NIST)研究了DNA折纸多年来,收集了第一个详细教程技术。全面的报告提供了一个循序渐进的指南设计DNA折纸纳米结构,使用最先进的工具。Majikes和Liddle描述他们在1月8号的工作杂志的国家标准与技术研究所的研究。

“我们想把所有人的工具开发和把他们都在一个地方,并解释你不能说在传统的期刊文章,“Majikes说。“审查论文可能会告诉你每个人的做的一切,但是他们不告诉你的人是如何做到的。”

DNA折纸依赖的能力互补碱基对的DNA分子相互结合。在DNA的四个基地——腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T),结合T G和C。这意味着一个特定的序列,Ts, Cs和Gs会发现和绑定到它的补充。

绑定允许短链DNA作为“主食”,保持部分长链折叠或者加入不同的链。一个典型的折纸设计可能需要250主食。通过这种方式,DNA可以自组装成各种各样的形状,形成纳米级框架,各式各样的纳米粒子——许多有用的在医疗、生物研究和环境监测,可以连接。

在使用DNA折纸的挑战是双重的,Majikes说。首先,研究人员正在制作3 d结构使用外语——碱基对,G, T和c。此外,他们使用这些碱基对主食扭曲和解开熟悉的双螺旋DNA分子链弯曲成特定的形状。很难设计和可视化。Majikes Liddle科学家敦促加强他们的设计直觉通过建立3 d模型,如雕塑由条形磁铁,在他们开始制造。这些模型可以揭示哪些方面的折叠过程至关重要,哪些不重要,那么应该“夷为平地”到2 d是兼容的计算机辅助设计工具DNA折纸,通常使用二维表示。

DNA折叠可以以多种方式完成,一些比其他的低效率,指出Majikes。一些策略,事实上,也许是注定要失败的。

指出诸如‘你可以这样做,但这不是一个好主意——这种观点不是在传统的期刊文章,而是因为NIST是专注于开车的技术,我们可以在NIST的期刊发表这项工作,”Majikes说。“我不认为有其他地方会给我们空间和时间和个人时间把所有这一切放在一起。”

Liddle和Majikes计划跟进他们的工作详细介绍如何成功地与几个额外的手稿与DNA制备纳米器件。

参考:Majikes JM, Liddle农协。DNA折纸设计:一个入门教程。J Res本月斯坦。2021;126:126001。https://doi.org/10.6028/jres.126.001。

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