近日，國家納米科學(xué)中心研究員丁寶全與亞利桑那州立大學(xué)教授顏顥團隊合作，在構(gòu)建支鏈核酸引導(dǎo)DNA折紙結(jié)構(gòu)進行精確共組裝方面獲重要進展。相關(guān)研究已在《美國化學(xué)會志》發(fā)表。

DNA折紙作為一類具有代表性的核酸納米結(jié)構(gòu)，在構(gòu)建精細納米器件和智能藥物遞送系統(tǒng)等方面發(fā)揮著重要作用。DNA折紙結(jié)構(gòu)通常由一條長“腳手架鏈”和上百條短“訂書釘鏈”退火（DNA分子受熱變性，雙鏈分開，再緩慢冷卻至室溫）共組裝而成。由于常用腳手架鏈的核酸序列長度有限，DNA折紙結(jié)構(gòu)的尺寸被嚴重限制。

組裝高階DNA折紙結(jié)構(gòu)。受訪者供圖

前期研究中，丁寶全團隊發(fā)現(xiàn)，經(jīng)共價偶聯(lián)所制備的支鏈核酸結(jié)構(gòu)具有非常高的熱穩(wěn)定性，有望作為構(gòu)建高階DNA折紙結(jié)構(gòu)的連接樞紐。

在此基礎(chǔ)上，團隊提出通過構(gòu)建支狀訂書釘鏈來組裝高階DNA折紙結(jié)構(gòu)的概念。首先，將線型訂書釘鏈共價偶聯(lián)成支狀訂書釘鏈，并將其直接引入DNA折紙結(jié)構(gòu)組裝體系中，相對于傳統(tǒng)的兩步組裝體系（產(chǎn)率<10%），可一步制備得到尺寸可控，且產(chǎn)率高達80%以上的高階DNA折紙結(jié)構(gòu)。

研究人員通過設(shè)計具有不同訂書釘序列的雜合型支狀訂書釘鏈，經(jīng)多級次組裝，可獲得形貌各異的雜合型高階DNA折紙結(jié)構(gòu)。最后，在支狀訂書釘鏈的橋聯(lián)作用下，可高效得到微米尺度的含有100個DNA折紙結(jié)構(gòu)單元的高階DNA折紙陣列。該類尺寸形狀可控的高階DNA折紙陣列仍然具有非常好的納米級定位性能，可作為高清模板呈現(xiàn)出預(yù)先設(shè)計的納米圖案。該研究利用共價偶聯(lián)的支鏈核酸結(jié)構(gòu)為連接樞紐，充分展示了核酸結(jié)構(gòu)的精確共組裝能力，實現(xiàn)了對各類高階DNA折紙結(jié)構(gòu)的高效制備，為大尺寸核酸納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和功能化提供了新的研究策略。

國家納米科學(xué)中心與鄭州大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的碩士畢業(yè)生王宇昂、國家納米科學(xué)中心特別研究助理王洪和國家納米科學(xué)中心與吉林大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士畢業(yè)生李燕為論文共同第一作者。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.3c13331

來源：中國科學(xué)報