湖南大學JACS: 仿細胞囊泡上DNA納米結構的可逆組裝/解組裝，磷脂膜自身性質的影響不容忽視！

【引言】

隨著DNA納米技術的發展，寡核苷酸不僅是一種重要的生物分子，還可以作為自組裝納米結構的結構單元。過去的幾十年間，我們已經構建了許多復雜的DNA納米結構。最近，細胞膜表面的DNA納米結構的相關研究成為熱點，許多研究報道了DNA納米結構在不同磷脂膜表面的動態行為，但可惜的是，他們大都忽視了磷脂膜自身性質的干擾。另外，仿細胞囊泡雖是一種常用的理想細胞膜模型，但迄今為止，還未被應用于DNA納米結構的組裝研究中。所以，在考慮到膜本身性質的前提下，研究仿細胞囊泡膜上DNA納米結構的動態行為將有利于我們對其更深入的理解。

【成果簡介】

近日，湖南大學的譚蔚泓院士和劉巧玲助理教授（共同通訊）等人在Journal of the American Chemical Society上發表了題為“Facile Assembly/Disassembly of DNA Nanostructures Anchored on Cell-Mimicking Giant Vesicles”的研究論文，文中提出了一種利用仿細胞的巨型囊泡作為理想模型來研究DNA納米結構在細胞膜表面組裝/解組裝的方法，利用DNA鏈雜交和鏈取代手段，實現了DNA納米三棱柱在仿細胞微囊泡膜上的動態自組裝和解組裝。并且，就早期研究中忽視膜本身性質干擾的不足，探究了膜的異質性對DNA納米三棱柱的行為的影響。

【圖文導讀】

圖1：DNA納米三棱柱在緩沖液中的動態自組裝/解組裝過程

A）DNA納米三棱柱自組裝/解組裝過程示意圖；
B）DNA納米三菱柱錨定在雙層膜表面的示意圖，如圖中所示，納米三棱柱擁有一條臂鏈及一條膽固醇修飾的錨鏈；
C）DNA納米三棱柱動態自組裝/解組裝過程中各階段產物的凝膠電泳圖，證實了自組裝/解組裝過程在緩沖液中的成功。

圖2：DNA納米三棱柱在仿細胞巨型囊泡上的錨定

A）三種不同DNA樣品同囊泡孵化半小時后的激光共聚焦顯微鏡照片：
1）膽固醇標記的納米三棱柱TP-Cy3和TP-Cy5;
2）膽固醇標記的錨鏈；
3）膽固醇標記的Chol-DNA-Alexa Fluor 488及未標記的臂鏈：Cy3-DNA、Cy5-DNA；
B）上述三組結果的熒光強度截面圖。

圖3：仿細胞囊泡膜上DNA納米三棱柱的動態自組裝/解組裝

A）DNA納米三棱柱膜上組裝/解組裝過程中納米結構錨定于膜上、加入連接鏈形成二聚體、加入取代鏈解組裝、加入任意鏈不組裝四種狀態下的激光共聚焦掃描顯微鏡圖片；
B）錨定、組裝、解組裝三種狀態下熒光強度的歸一化結果；
C）單個囊泡上FRET的效率，圖中不同的效率反映了雙層膜結構的異質性。

【小結】

本文以簡單的DNA納米三棱柱為例，研究了三維DNA納米結構在仿細胞巨型囊泡膜上的動態自組裝與解組裝過程，并探究了膜的異質性對其的影響，為DNA納米技術應用于人工細胞和仿生學領域奠定了一定的基礎。

文獻鏈接：Facile Assembly/Disassembly of DNA Nanostructures Anchored on Cell-Mimicking Giant Vesicles. (JACS, 2017, DOI:10.1021/jacs.7b07485)

本文由材料人編輯部生物材料組Jing供稿，材料牛編輯整理。

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