DNA納米技術(shù)的新興領域利用DNA作為一種穩(wěn)定的通用材料來組裝具有精確定義的尺寸和幾何形狀的納米結(jié)構(gòu)。過去的40年見證了這一領域的開始、分支、發(fā)展、與許多不同領域的聯(lián)系和受益。有趣的是,在幾乎同一時期,DNA也被發(fā)現(xiàn)能夠催化各種化學反應。催化性DNA,特別是那些能夠切割DNA/RNA的DNA,具有破壞性,與DNA納米技術(shù)的基本概念完全相反。然而,在過去的十年中,它們已經(jīng)成功地融合到DNA納米結(jié)構(gòu)中,并擴展了其結(jié)構(gòu)維度。于此,復旦大學顧宏周等人在Chem上概述了由具有DNA/RNA切割性的DNA 推動的 DNA 納米技術(shù)發(fā)展的最新進展。同時,作者展望了這兩種看似互不相干的DNA如何進一步相互碰撞出不一樣的火花,從而在各個領域?qū)崿F(xiàn)前所未有的下游應用。

目前該技術(shù)存在的挑戰(zhàn)與機遇有:1)催化 DNA已被用作解決動態(tài)和智能DNA納米結(jié)構(gòu)組裝挑戰(zhàn)的關鍵組件,可能為生命科學中的關鍵問題提供解決方案,例如在癌癥中精確遞送藥物分子治療。

典型 DNA 納米結(jié)構(gòu)與 DNA 切割脫氧核酶的比較
2)招募生物系統(tǒng)來擴增單鏈 (ss) DNA 并使用催化性DNA來協(xié)助 DNA 處理后擴增已經(jīng)建立了強大的合成組合,以大規(guī)模和經(jīng)濟高效地生產(chǎn) ssDNA,這為廣泛的潛在應用鋪平了道路,包括基于 DNA 納米結(jié)構(gòu)的療法和復雜材料的創(chuàng)造。

脫氧核酶催化DNA納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)型變化
3)DNA納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異的可編程性和可尋址性為在分子水平上定向催化DNA以輔助其結(jié)構(gòu)測定提供了理想的支持和參考,這反過來又為設計設計的 DNA 催化劑和 DNA 納米機器人開辟了可能性。

催化DNA與DNA納米結(jié)構(gòu)互利的未來展望DNAs catalyzing DNAnanoconstruction. Chem 2021.https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.08.008