DesignernanoscaleDNAassembliesprogrammedfromthetop

DNA纳米组装自上而下程序设计2016202030037李俏莹文章主要介绍了一种综合的，自上而下的，可以仅基于目标形状独立自主地设计一个几乎任意角度的DNA构架的策略。DNA折纸搭建是一个极其的合成复杂分子的手段体系结构，以前DNA的合成都是使用Watson-Crick碱基配对原则，形成的纳米级别的DNA组件。现在科学家们设计了一种新的DNA纳米组装可以获得任意角度的纳米结构。原理是设计了一个完全自主设计的程序，计算用于折叠任意三维形状所需要单链DNA（ssDNA）的可能的序列。所提出的算法框架DAEDALUS，使用一个简单的基于表面表示法自动生成所需的合成对象的DNA链。目标形状呈现平行的DNA双链折叠形成结构的高精确度，也是生物相容性纳米颗粒。我们的方法实现了全自动化，几乎任意结构三维DNA组件仅基于简单的几何表示自上而下的序列设计，提供非专业设计合成cDNA的分子基础架构的能力。算法设计的复合纳米颗粒的几何形状包括有柏拉图固体，阿基米德固体，加泰罗尼亚语固体，约翰逊固体结构以及10多个任意形状的固体结构，含有对称型和非对称型的形状。应用非对称聚合酶链式反应（aPCR）产生特定序列的单链DNA分子支架，因此可以确保高保真度地折叠成为不同的形状和大小的DNA纳米粒子；同时，由于其开放式的线框图设计作者还验证了该DNA组装在低浓度盐条件下的折叠。使用单粒子低温电子显微镜（cryo-EM）在纳米级别分辨率下获得六个目标三维重组对象，与三维原子模型预测在纳米尺度的分辨率得到的结构相一致，并证明了在实现刚性和曲面的目标上该算法的通用性。纳米粒子被证明在细胞缓冲液中，包括在DMEM细胞培养基和胎牛血清（FBS）是稳定的。非对称聚合酶链式反应程序提供了天然的或合成的目标DNA支架所需要的材料。这种方法可以扩展在生物分子科学和纳米技术中可能的应用范围，包括利用纳米颗粒来传递药物，构建能够在医药和工业中执行各种活动的纳米机器人，设计出定制的光学设备。RémiVeneziano,SakulRatanalert,KaimingZhang,FeiZhang,HaoYan,WahChiu,MarkBathe.Science.2016,352:6293.