清华大学生命科学学院魏迪明课题组和哈佛大学维斯研究所尹鹏课题组合作开发基于核酸链置换的分级自组装方法

2018-07-12 09:15:30

2018年7月10日,清华大学生命学院魏迪明分子设计课题组和哈佛大学维斯研究所尹鹏课题组在《纳米学报》(Nano Letters)杂志上在线发表题为“基于非匹配单链介导的四叉链置换的DNA纳米结构分级自组装”(Hierarchical assembly of DNA nanostructures based on four-way toehold mediated strand displacement)研究论文。

因为高效率和低成本等优势,分级自组装已经逐渐成为DNA纳米结构的重要构建方式之一。该研究首次将非匹配单链(toehold)介导的四叉链置换概念应用到DNA纳米结构的分级自组装中。因为链置换概念的引入,自组装特异性和保真性更强。应用文中的方法,一系列不同长度的高级结构得以成功构建。

具体来说,本研究中的预先制备的DNA纳米结构以单链模块(single-stranded tiles)为构成元件,预制的DNA纳米结构再用来构建高级结构。预制纳米结构构件之间以粘性末端互相连接,而设计的独到之处是先将粘性末端用具有非匹配单链的保护模块互补配对,而非匹配单链在高级自组装的过程中启动四叉形链置换而使得预制的构件得以连接成高级结构。由此一系列不同长度的高级结构(如由5块,7块,9块,11块,13块和15块预制纳米结构构成)被成功组装。

原清华大学生命科学学院研究助理,现香港科技大学博士研究生林彤为本文第一作者,清华大学生命科学学院魏迪明研究员和哈佛大学维斯研究所尹鹏教授为本文的共同通讯作者,其他作者包括清华大学生命科学学院四年级本科生(学堂班)颜峻,哈佛大学维斯研究所Luvena L. Ong, Joanna Robaszewski, Hoang D. Lu,香港科技大学化学及生物工程系弭永利教授,本研究获得国家自然科学基金委、中组部青年千人计划基金、清华-北大生命科学联合中心、清华大学结构生物学高精尖中心等基金资助。

 

预制DNA纳米结构通过四叉链置换构建高级结构。过程包括非匹配单链(T7/A7)参与的起始、四叉链迁移直到最后的链置换。

 

原文链接:http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b01355