一種新型元DNA結構研製成功—新聞—科學網

2020-12-05 科學網

 

從一維到三維的一系列亞微米或微米級DNA結構

上海交通大學化學化工學院樊春海院士團隊與美國亞利桑那州立大學Hao Yan（顏顥）教授團隊合作發展了一種通用的「元DNA」（M-DNA）策略，這些元DNA結構可通過自組裝形成微米尺度的靜態與動態結構。該研究成果近日發表於《自然—化學》。

DNA的特異性鹼基互補配對能力和「剛柔並濟」的結構特性，決定了DNA強大可控的自組裝性能。藉助DNA摺紙（DNA origami）技術，長的單鏈DNA（ssDNA）可在數百條短DNA鏈的幫助下被摺疊成指定形狀，但是這些結構的尺寸主要集中在幾納米到一兩百納米之間。迄今為止，研究人員一直很難組裝出更大（微米至毫米級）的DNA結構，這嚴重限制了DNA摺紙技術的廣泛使用。

為解決這一問題，該研究團隊發展了一種通用的「元DNA」（M-DNA）策略，研製出了一種新型元DNA結構。該結構與人頭髮絲的寬度相當，直徑是原始DNA納米結構的1000倍。而且，這一亞微米級的6螺旋束DNA結構可像放大版的單鏈DNA一樣自我組裝。

「利用元DNA，我們構建了一系列亞微米到微米級DNA體系結構，包括元多結、3D多面體以及各種二維/三維晶格等。」樊春海告訴《中國科學報》，通過分層鏈置換反應，可以將DNA的動態特徵轉移到元DNA上。同時，通過僅改變單個元DNA的局部柔性及其相互作用，研究人員成功構建了從一維到三維的一系列亞微米或微米級DNA結構，包括四面體、八面體、稜柱和六種緊密堆積的晶格等。

樊春海表示，這種元DNA策略為精確構建微米尺度甚至宏觀尺度的DNA結構提供了一種全新的思路，有助於將DNA納米技術的精確構築能力從納米尺度提升至微米以上尺度，進而幫助科研人員設計出更複雜的DNA電路、DNA分子機器和DNA納米器件。

相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41557-020-0539-8

 

版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。

相關焦點

  • 科學家建立一種新型的元DNA結構，開闢光電子以及合成生物學
    ASU和上海交通大學(SJTU)的一個由分子科學學院米爾頓格利克教授郝巖領導的科學家團隊，以及ASU生物設計研究所分子設計和仿生中心主任，剛剛宣布創建一種新型的元這項研究今天發表在自然化學--的確，元DNA自組裝的概念可能會徹底改變結構DNA納米技術的微觀世界。眾所周知，沃森-克裡克鹼基配對的可預見性以及dna的結構特徵，使得dna可以作為一種通用的構件，來設計複雜的納米結構和設備。
  • 新型微納光子晶體雷射器研製成功—新聞—科學網
    研究人員通過設計矽基量子點光子晶體雷射器外延結構，採用分子束外延方式在矽襯底上直接生長高質量的InAs量子點作為雷射器增益介質（發光材料），依託深圳市半導體雷射器重點實驗室平臺，成功製備了亞波長尺寸的超低閾值矽基光泵浦光子晶體雷射器晶片。該雷射器實現了室溫連續光泵浦激射，並在1310nm光通訊波段實現單模輸出。在實現光電子與微電子的大規模單片集成上向前推進一大步。
  • 科學家首次成功製備新型半導體異質結材料—新聞—科學網
    上海科技大學物質科學與技術學院教授於奕課題組與美國普渡大學研究團隊合作，在新型半導體異質結研究中取得重要進展，首次成功製備並表徵了二維滷化物鈣鈦礦橫向外延異質結
  • 農藥標靶肌球蛋白3D結構首次繪製成功—新聞—科學網
    此前，科學家一直沒有在結構層面上闡明任何一個靶標蛋白與藥劑是如何相互作用的，以致新型殺菌劑創製的盲目性大，周期越來越長，成本越來越高，而且難以解決「殺敵一千，自損八百」的問題。 如何解決這個問題，研製出能精確識別「敵友」的智能殺菌手段？論文通訊作者、團隊負責人周明國認為，科研工作「要模擬到生物體內的真實情況」。該團隊經過近20年的不斷探索，發現了一種重要的新靶標——肌球蛋白-5。
  • 中科大成功研製新型結構材料
    近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊成功研製出一種新型納米纖維素仿生結構材料（英文簡稱CNFP），相關論文發表在國際期刊《科學·進展》上。這種新材料輕、強、韌、尺寸穩定，綜合性能突出，將在輕量化抗衝擊防護和緩衝材料、空間材料、精密儀器結構件等領域具有廣闊應用前景。
  • 中科大成功研製新型結構材料
    近日，中國科學技術大學俞書宏院士團隊成功研製出一種新型納米纖維素仿生結構材料（英文簡稱CNFP），相關論文發表在國際期刊《科學·進展》上。這種新材料輕、強、韌、尺寸穩定，綜合性能突出，將在輕量化抗衝擊防護和緩衝材料、空間材料、精密儀器結構件等領域具有廣闊應用前景。
  • 科學家研製出新型氫氧燃料電池陰極催化劑—論文—科學網
    中國科學技術大學教授曾傑團隊與國家同步輻射實驗室教授鮑駿團隊合作，研製出一種新型氫氧燃料電池陰極催化劑。
  • 國產緊湊型超導迴旋質子加速器研製成功—新聞—科學網
    中科院合肥物質科學研究院近日發布消息，由我國科學家自主研製的緊湊型超導迴旋質子治療系統加速器順利引出200兆電子伏特的質子束流，實現高能量級超導回旋加速器技術的關鍵突破
  • 中科院電工所成功研製世界最高磁場超導磁體—新聞—科學網
    電工所供圖） 高低溫混合超導磁體測試曲線（電工所供圖） 12月6日，中科院電工所對外發布消息，該所研究員、中科院院士王秋良團隊成功研製出了中心磁場高達為提高超導磁體的中心磁場強度，獲得更高磁場，團隊採用高低溫混合超導磁體的方式建造磁體，即在低溫超導磁體的同軸結構內部插入高溫超導磁體，利用高溫超導帶材抗拉伸強度高、高磁場下載流密度大的優點，從而產生23.0T以上的中心磁場。
  • 一種新型抗靜電色母粒日研製成功
    這種新型的色母粒可使塑料瓶具有鋁光澤外觀，據介紹，該材料的 光澤和紋理與金屬極其相似，但是成本更低。新型的色母粒在塑料瓶的生產中具有良好的體現，實現塑料瓶具有好的光澤性，在外觀上具有一定的優勢，保證在使用 中產生良好的作用。
  • 零維非鉛鈣鈦礦單晶研製成功—新聞—科學網
    近日，中科院大連化學物理研究所劉生忠研究員團隊與陝西師範大學劉渝城博士、徐卓博士、楊周博士等合作，基於近年在高質量大尺寸鈣鈦礦單晶生長的技術積累和完備的科研平臺，成功設計、集成了大尺寸零微結構非鉛（類）鈣鈦礦單晶高性能X射線成像器件。
  • 高耐久低成本DNA合成糾錯系統研製成功—新聞—科學網
    針對這一瓶頸問題，該所單細胞中心博士張佳帶領攻關小組做了系列工作，首先，提出了基於搭建人工二硫鍵來提高酶活持久性的思路，根據MutS的X射線晶體結構，理性設計了10組可能顯著提高蛋白質穩定性的二硫鍵，並從實驗中篩選出最佳組合。其次，通過與麥芽糖結合蛋白 (MBP)的融合表達，來提高MutS蛋白的異源表達量。
  • 中美創建微米級元DNA結構
    據美國《每日科學》網站7日報導，上海交通大學樊春海院士及美國亞利桑那州立大學顏顥教授等在最新一期《自然·化學》雜誌上發表論文稱，他們創建出一種新型元DNA結構，這些元DNA結構可自我組裝成形狀各異的微米級結構，應用於光電子學及合成生物學領域，從而促進信息存儲和加密等技術的發展。
  • 環形正負電子對撞機關鍵部件研製獲新進展—新聞—科學網
    ：一是650 兆赫茲（MHz）雙單元（2-cell）超導腔垂直測試達標；二是1300 MHz超導腔成功獲得高品質因數和高加速梯度；三是高梯度加速結構完成工藝測試。 與此同時，CEPC的1300MHz超導腔成功獲得了高品質因數和高加速梯度。 相關人員介紹，CEPC增強器還要採用96個1300 MHz 9-cell超導腔。目前，國內在建的上海硬X射線自由電子雷射（SHINE）包括了600個同樣的超導腔，高能物理所為其研製的四隻9-cell腔樣機成為該項目首批達標交付的超導腔。
  • 中科大成功研製一種新型仿生材料 具有輕質高強韌的優異性能
    記者近日從中國科學技術大學獲悉，該校俞書宏院士團隊在新型納米纖維素高性能仿生結構材料研製中獲重要進展，成功研製了一類天然納米纖維素高性能結構材料——CNFP。相關研究成果於近日發表在《科學進展》雜誌上。材料是人類文明發展的物質基礎。
  • 中美創建微米級元DNA結構
    據美國《每日科學》網站7日報導，上海交通大學樊春海院士及美國亞利桑那州立大學顏顥教授等在最新一期《自然·化學》雜誌上發表論文稱，他們創建出一種新型元DNA結構，這些元DNA結構可自我組裝成形狀各異的微米級結構，應用於光電子學及
  • 首個三維光學拓撲絕緣體研製成功—新聞—科學網
  • 科學家闡明一種離子通道蛋白結構—新聞—科學網
    安徽醫科大學基礎醫學院沈兵教授團隊與中科院合肥物質科學研究院強磁場中心王俊峰、周數研究團隊合作，在細胞離子通道研究領域取得重要進展，他們解析了Tim23-pCoxIV複合物結構
  • 特定結構柔性太陽能電池首次實現在軌可控展開—新聞—科學網
    近日，哈爾濱工業大學冷勁松課題組基於形狀記憶聚合物智能複合材料結構研發出可展開柔性太陽能電池系統，該系統於2019年12月27日搭載中國空間技術研究院研製的實踐二十號衛星在海南文昌隨長徵五號火箭成功飛天。
  • 科學家研製純相二維層狀鈣鈦礦太陽能電池—新聞—科學網
    科研團隊首次成功實現了純相的二維鈣鈦礦薄膜及其高穩定性太陽能電池。 中國科學院院士、西北工業大學柔性電子前沿科學中心首席科學家黃維、南京工業大學先進材料研究院教授陳永華和澳門大學應用物理與材料工程研究院教授邢貴川，首次報導了通過前驅體離子間配位作用、分子間相互作用調控獲得近單分散的鈣鈦礦前驅體膠束粒子中間相，通過溶劑揮發獲得不同量子阱寬度的純相二維鈣鈦礦薄膜。