清华大学生命科学学院魏迪明课题组和香港科技大学化学工程及生物分子工程学系弭永利课题组开发新自组装方法构建复杂DNA纳米结构

2016年8月2日，清华大学生命学院魏迪明课题组在《核酸研究》（Nucleic Acids Research） 杂志上发表题为《DX结构模块自组装的DNA纳米结构》（Self-assembly of fully addressable DNA nanostructures from double crossover tiles）研究论文。该研究首次实现基于“多链结构模块（multi-stranded tile）”构建复杂纳米结构，提出了除“DNA折纸（origami）”和“单链结构模块（single-stranded tile）”之外构建复杂DNA纳米结构的又一新颖方法，是纳米科技中自组装领域又一新的里程碑。

DX结构模块（double crossover tile）是一种典型的“多链结构模块”。本研究中，基于四种不同的DX结构模块设计并构建了与之对应的有限尺寸的（6×5）点阵结构，并对其中一种结构实现了分步形成，即先分别形成单个结构模块后将所有结构模块混合形成预期结构。在此基础上，进一步构建了“9×10”点阵结构（此结构由四百多条化学合成的DNA自组装形成，其分子量约为真核细胞核糖体的两倍），及由“9×10”结构派生的“I”“♥”“T”图案（见下图），寓意“我爱清华” (I love Tsinghua)。此外，应用DX结构模块也可形成无限大的条带状结构。

清华大学生命科学学院王雯博士为本文第一作者，王雯博士2014年以香港科技大学博士研究生身份在清华大学及同济大学交换期间就参与了本研究的初期工作，其交换期间接受教育部万人计划资助。清华大学生命科学学院魏迪明研究员和香港科技大学弭永利教授为本文的共同通讯作者。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、香港研究资助局和同济大学985工程的经费支持。

此图上部和下部分别为乐高积木搭成的结构模型和原子力显微镜下看到的DNA纳米结构“I”“♥”“T”图案。显示我们的方法使用DX结构模块如同分子积木一样可以在一定尺度内搭建任意形状。

原文链接：http://nar.oxfordjournals.org/content/early/2016/08/01/nar.gkw670.abstract