有趣生物视频之DNA折纸
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关于DNA折纸的更多介绍
2006年美国加州理工学院计算机生物工程师Paul Rothemund开发了一种“DNA折纸术”( DNA origami technique),像折叠一条长带子那样,把一条DNA长链反复折叠,形成需要的图形,就像用一根单线条绘制出整幅图画。折叠后的DNA长链,通过一些“钉子”对适当位置上的DNA短链加以固定,从而构建出了一张二维结构的精美图谱。当年3月16日的《自然》杂志上发表了这幅奇特的杰作,一个包含200个像素、大约100纳米见方的“折纸”作品,每个像素是一条起固定作用的短核苷酸链。如果事先进行适当排序和合理匹配,DNA自行排列的本能会促使这两种长短有别、用途各异的DNA分子自动组合成所需要的形状。设计结构大约只需一天时间,接下来的工作交由计算机程序控制,这一切简单得就像高中生都能完成的化学实验。科学家可以将这种DNA折纸术应用到电子装置或生物酶上,进行新型纳米材料和分子器件的研发。在数年后,哈佛大学医学院的William Shih实验室将这一理念引入了构建三维结构中,设计出复杂弯曲的结构为在纳米水平进行合成生物学研发开辟了新的途径。
完成这些日益复杂的设计面临的一个重大障碍是如何实现设计过程的自动化。近日由麻省理工大学生物工程师Mark Bathe领导的研究小组开发了一种软件,可使科学家们对特定DNA模板形成的三维结构形状的预测变得更为容易。虽然目前这一软件还无法使设计过程完全自动化,却能帮助设计者更轻松地构建复杂的3D结构,控制它们的灵活性以及折叠稳定性。Mark Bathe及同事在近期的《自然方法》(Nature Methods)杂志上对这一新软件进行了详细的描述。
Shih 实验室开发过一种叫做caDNAno软件程序,利用这一程序用户们可以手动构建出支架DNA折纸的二维图纸。Bathe开发的新型软件程序dubbed CanDo既容纳了caDNAno的二维设计性能,还可用于预测最终设计的三维结构。

2011年4月14日发表于美国《科学》杂志网络版上的一篇论文中,研究人员描述了一种新的折纸技术,即用不同半径的DNA链形成的环形物。

研究人员将这些环形物堆叠起来,从而形成了基本的3维形状,随后嵌入“交叉点”使DNA链与毗邻的环混为一体,最终将这一结构连在一起。
他们希望这个花瓶——上图为一张原子力显微图像以及一张计算机生成图像——能够用于医学研究,例如将药物或酶投递到身体的特定部位。

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