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科研报告称"蛋白质钢筋"可帮助做出无错误的纳米结构
科技科学
关成
2017-09-04 21:50:37
[ 浏览者-财经天下导读 ] DNA是生命的物质,但它也是纳米技术的一部分。因为具有互补化学结构的DNA分子相互识别并相互结合,DNA链就像乐高积木一样可以组合在一起,形成复杂形状和结构的纳米级物体

 DNA是生命的物质,但它也是纳米技术的一部分。因为具有互补化学结构的DNA分子相互识别并相互结合,DNA链就像乐高积木一样可以组合在一起,形成复杂形状和结构的纳米级物体。

  但是,研究人员需要在更大的DNA组合中工作,以实现一个关键目标:建造持久的微型设备,如生物传感器和药物输送容器。这就很困难了,因为长链的DNA是松软的,而装配长链的标准方法容易出错。

  美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员使用一种名为RecA的DNA结合蛋白,作为一种纳米级钢筋,来支持松软的DNA支架,他们已经构建了几个最大的长方形、线性和其他形状的DNA。这种结构可以比使用标准DNA自组装技术制造的结构大两到三倍。

  此外,由于新方法需要较少的化学成分来构建有组织的结构,而不是标准的技术,即DNA折纸,它很可能减少构造形状的误差。NIST的研究人员亚历克斯·利德尔说,这是一个很大的优势,因为它能大量生产出可靠的基于dna的设备

  尽管RecA与双链DNA结合的能力多年来一直为人所知,但NIST的团队是第一个将这种蛋白质的纤维整合到DNA结构组装的人。RecA的加入提供了一个特别的优势:一旦蛋白质的一个单位与一个小段的双链DNA结合,它就会自动吸引其他单位与它并排排列,就像磁铁一样会端到端到端。就像砖块填满地基一样,将整个DNA链的长度重新排列,拉伸,加宽并加强它。一个软盘,2纳米宽的DNA链可以转变成一个超过四倍宽的刚性结构。

  NIST的Daniel Schiffels说:“RecA方法大大扩展了DNA自组装方法的能力,以构建更大更复杂的结构。”

  Liddle说,这种新方法融合了DNA折纸技术并超越了它。在DNA "折纸"中,短链DNA有四个碱基对的特定序列,被用作连接长段DNA的主要成分。为了使骨瘦如柴的DNA骨架变得更强更厚,链可能会自行回行,快速地使用长串。

  如果DNA折纸是关于折叠的,Liddle将他的团队的新方法比作建造一个房间,从一个楼层计划开始。短而单链的DNA片段的位置标记着房间的各个角落。角之间有一条细长的单链DNA。酶DNA聚合酶将长片单链DNA的一部分转化为双链分子,这是一个必要的步骤,因为RecA只与双链DNA紧密结合。然后在双链上重新组装,强化DNA结构,并限制额外的主食维持其形状的需要。

  Liddle说,由于需要的主食较少,RecA方法很有可能用比DNA折纸更少的错误来构建有组织的结构。

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