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研究人員發(fā)現(xiàn)自組裝DNA鏈的最佳長度

日期:2010-11-02 09:33:47

據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)報道,美國北卡羅來納大學研究人員找到了開發(fā)DNA(脫氧核糖核酸)自組裝材料的最佳方法,該方法在藥物輸送以及分子傳感器等諸多領域具有重要價值。該技術進展的關鍵是發(fā)現(xiàn)了用于自組裝的DNA鏈的最佳長度。  

  包含遺傳密碼的DNA鏈,會跟包含其獨特互補序列的另一鏈結合在一起。如果給材料噴涂一種特殊的DNA涂層,這種材料就會自動找出與其相配的配對物并與之結合。這種被稱為DNA輔助自我組裝的概念,可創(chuàng)建出具有各種用途的自組裝材料,從而為生物醫(yī)學和材料科學領域開拓廣闊前景。實際上,DNA自組裝技術不是一個新的概念,但其面臨一大障礙——片斷太短會無法實現(xiàn)自我組裝,而片斷太長會使材料變形。

  在最新出版的《朗繆爾》雜志上,美國北卡羅來納大學和澳大利亞墨爾本大學的一個聯(lián)合研究小組為該問題提出了解決方案,他們從分子動力學角度利用計算機數(shù)據(jù)模擬,確定了自組裝DNA鏈的最佳長度。

  在以DNA為基礎的納米尺度系統(tǒng),DNA鏈的長度是一個重要因素。研究人員用計算機模擬DNA鏈和DNA層間的相互作用效果,以掌握DNA鏈長度對形成DNA薄膜的影響。

  結果顯示,短鏈(少于10個堿基)和長鏈(超過30個堿基)的單鏈DNA無法生成最合適的膜,這是因為DNA膜面的形成有一種自我保護機制。這也意味著這些鏈會互相結合,而不是和“配對”材料結合。這種機制讓它們能和其他層的DNA鏈結合,從而形成對DNA自身最適宜的組裝情形。論文合著者、北卡羅來納大學材料科學與工程副教授亞拉·英林說,最優(yōu)長度并不是太長,以便與其他的鏈互相結合;也不是太短,以便能有效地自我折疊。

  在利用這種自組裝材料開發(fā)藥物遞送工具方面,墨爾本大學已經(jīng)研制出一種自組裝的DNA膠囊,其具有完全的生物適應性、生物降解性,可在遇到特殊物理刺激時釋放藥物,從而使其成為最理想的藥物遞送工具。DNA自我組裝技術還可用于開發(fā)高效分子傳感器。利用DNA探測臨床上的重要生物分子并發(fā)出信號,這在醫(yī)學領域具有重要的診斷應用價值。

  目前,研究人員正計劃探索在DNA自組裝中發(fā)揮重要作用的其他因素,如溫度、基因序列和環(huán)境等。


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