清華大學(xué)魏迪明課題組聯(lián)合研發(fā)新自組裝方法構(gòu)建復(fù)雜DNA

清華新聞網(wǎng)8月16日電 日前，清華大學(xué)生命學(xué)院魏迪明課題組在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）期刊上發(fā)表題為《DX結(jié)構(gòu)模塊自組裝的DNA納米結(jié)構(gòu)》（Self-assembly of fully addressable DNA nanostructures from double crossover tiles）的研究論文。該研究首次實(shí)現(xiàn)基于“多鏈結(jié)構(gòu)模塊（multi-stranded tile）”構(gòu)建復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)，提出了除“DNA折紙（origami）”和“單鏈結(jié)構(gòu)模塊（single-stranded tile）”之外構(gòu)建復(fù)雜DNA納米結(jié)構(gòu)的又一新穎方法，是納米科技中自組裝領(lǐng)域又一新的里程碑。

DX結(jié)構(gòu)模塊（double crossover tile）是一種典型的“多鏈結(jié)構(gòu)模塊”。本研究中，基于四種不同的DX結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)并構(gòu)建了與之對(duì)應(yīng)的有限尺寸的（6×5）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中一種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了分步形成，即先分別形成單個(gè)結(jié)構(gòu)模塊后將所有結(jié)構(gòu)模塊混合形成預(yù)期結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建了“9×10”點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（此結(jié)構(gòu)由四百多條化學(xué)合成的DNA自組裝形成，其分子量約為真核細(xì)胞核糖體的兩倍），及由“9×10”結(jié)構(gòu)派生的“I”“”“T”圖案（見(jiàn)下圖），寓意“我愛(ài)清華” (I love Tsinghua)。此外，應(yīng)用DX結(jié)構(gòu)模塊也可形成無(wú)限大的條帶狀結(jié)構(gòu)。

清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王雯博士為本文第一作者，王雯博士2014年以香港科技大學(xué)博士研究生身份在清華大學(xué)及同濟(jì)大學(xué)交換期間就參與了本研究的初期工作。清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院魏迪明研究員和香港科技大學(xué)弭永利教授為本文的共同通訊作者。

本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、香港研究資助局和同濟(jì)大學(xué)985工程的經(jīng)費(fèi)支持。

上部和下部分別為樂(lè)高積木搭成的結(jié)構(gòu)模型和原子力顯微鏡下看到的DNA納米結(jié)構(gòu)“I”“”“T”圖案。顯示課題組的方法使用DX結(jié)構(gòu)模塊如同分子積木一樣可以在一定尺度內(nèi)搭建任意形狀。

原文鏈接：http://nar.oxfordjournals.org/content/early/2016/08/01/nar.gkw670.abstract

供稿：生命學(xué)院 編輯：李華山