ACS Nano：用于调控DNA链置换和构建复杂DNA纳米器件的多功能夹链 |
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ACS Nano：用于调控DNA链置换和构建复杂DNA纳米器件的多功能夹链
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DNA纳米技术作为纳米技术的一个分支已经在生物医学邻域产生了深远影响，基于碱基互补配对原则可以设计构建多种DNA纳米器件，例如DNA回路，DNA机器，可重构结构。为了克服DNA双链与侵入链发生链交换速率慢的问题，Yurke等人设计了一种toehold介导的DNA链置换反应，促进了DNA纳米技术的发展，目前，toehold介导的DNA链置换反应已经成为各种DNA装置构建和运行的基础。然而，目前用于调控toehold反应的方法不能满足构建复杂DNA装置的需要，此外，由于嵌合结构的存在，各种调控toehold反应的功能是单一的，与其他调控工具不能兼容。复杂的DNA纳米机器通常需要多种类型的调控，现有的调控方法限制了复杂和强大的DNA纳米机器的发展。因此，迫切需要开发多功能、高兼容性的调控工具。 成果简介 近日，由华中科技大学同济医学院生殖健康研究所肖先金教授课题组在《ACS Nano》期刊上发表了题为“Multifunctional Clip Strand for the Regulation of DNA Strand Displacement and Construction of Complex DNA Nanodevices”的研究论文。作者设计了一种可以对toehold反应进行多种调节的工具，他们所提出的调控工具与其他调控工具相比好的兼容性，理论上可以应用于所有常规toehold反应场景，而且，该调控工具可以极大地改善复杂DNA纳米器件的构建和应用。图文解读
图4. 货物链沿轨道1和轨道2顺序行走的示意图和实验验证。实现了可控的上轨、破轨和脱轨功能。(b) 通过Clip介导的链置换在三个轨道之间编程货物行走路径的示意图和实验验证。集成可控的上轨、破轨和脱轨的独特功能，步行路径可以被编程和网络化。以上数据有力地证明了Clip介导的链置换的多功能性和串联性使DNA行走机器的路径编程成为可能，作者建立的Clip工具极大地促进了复杂DNA纳米机器的应用。
总结与展望 综上所述，作者设计了一种集多种功能于一体的调控工具，实现了对反应速率、变构链置换、选择性激活和反应重置的细微调节。另外，在Clip介导的toehold链置换反应中，入侵链与靶向的dsDNA之间的置换关系与传统的toehold一致。因此，Clip介导的toehold链置换可以替代传统的toehold介导的DNA纳米器件。复杂的DNA walking和可重复使用的DNA计算器的构建进一步证明，具有多种调控功能的Clip可以显著提高当前DNA纳米机器的复杂性和功能。 |
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