合肥工業大學Angew.Chem.Int.Ed.：無金屬緩沖體系開發及新型DNA模塊設計與組裝

【引言】

DNA納米自組裝是當下研究的熱點，它被廣泛應用于生物及化學領域。傳統的DNA自組裝技術研究中，都是先將含有DNA結構的母鏈放置在TAE+Mg緩沖體系中，加熱DNA樣品溶液至合適溫度，再緩慢降溫（退火）使含有互補的堿性末端鏈相互結合，形成新的DNA鏈結構。這一過程需要高溫、耗時久、同時緩沖體系中含有復雜的金屬離子，因此具有一定的局限性。大部分自組裝體系中有鎂離子存在，它可能會給生物酶帶來一些不利影響，因此我們積極去發展一種新的無金屬離子存在的DNA自組裝緩沖體系，順利實現DNA高級有序結構的構建，進一步拓展DNA自組裝技術的應用。

【成果簡介】

今年，合肥工業大學化學與化工學院碩導李育林教授及其研究生李永飛（第一作者）與中國科學技術大學、美國普渡大學合作，相關的科研成果以題為“Universal pH-Responsive and Metal-Ion-Free Self-Assembly of DNANanostructures”發表在國際頂級期刊Angew.Chem.Int.Ed.。作者對DNA母鏈溶液的pH不斷改變，順利完成對納米籠狀的DNA結構自組裝與拆卸過程的動態調控。這種創新型調控方法，對傳統的DNA納米自組裝技術提出新挑戰，它不需要事先設計DNA母鏈特殊結構就可實現動態控制，它順利為DNA納米材料的應用提供了廣闊前景。

【圖文導讀】

圖一：pH控制乙二胺體系下的DNA納米結構自組裝示意圖

圖二：在實驗反應器中自組裝的DNA二維陣列

a）6%天然聚丙烯酰胺凝膠電泳圖，b）不同pH緩沖體系下的DX的AFM圖像，c）在pH=7.5緩沖體系中自組裝的DX二維陣列的AFM圖

圖三：pH可逆控制四面體結構的DNA自組裝與拆卸

a）實驗示意圖，b）pH循環條件下的瓊脂糖凝膠電泳分析組裝和拆卸的凝膠圖像

圖四：在TAE/Mg2+緩沖器和EN緩沖體系中TET的DNase I消化酶的PAGE測定結果

【小結】作者基于乙二胺（EN）開發出一種新的非金屬緩沖體系，成功打破了DNA自組裝的緩沖體系必須要有金屬陽離子的限制，并順利用于DNA納米結構自組裝。這項研究成果促進了DNA納米自組裝技術發展，拓寬了成功自組裝的DNA在醫藥及生物傳感領域的應用。

文獻鏈接：Universal pH-Responsive and Metal-Ion-Free Self-Assembly of DNA?Nanostructures，Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 6892 –6895

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