2019年11月28日，清华大学生命科学学院魏迪明分子设计课题组（MADlab）在Nanoscale杂志上在线发表题为“由重复元件组装的可寻址DNA纳米管”（Addressable DNA nanotubes with repetitive components）的研究论文。
历经三十多年的蓬勃发展，以DNA折纸（scaffolded DNA origami）和单链结构模块（single-stranded tiles/bricks）为代表的DNA纳米结构自组装手段日趋成熟，DNA分子充分展现其纳米材料的本领，凭借巧夺天工的设计，DNA纳米结构的美好蓝图不断被完美实现。借助分步组装方法，DNA纳米结构的可控尺寸已有显著提升，却不及由简单结构模块重复堆积的DNA晶体。因此，有效地增加组装元件的可重复利用率，将会开辟提升DNA纳米结构尺寸的新思路。
在本研究中，研究人员首先比较了多种类型组装元件的成管趋势，从中开发出一种新型提高DNA组装元件利用率的方法，即利用单链结构模块内源的几何曲度实现组装元件的可控重复（两倍至四倍重复）。凭借此方法，成功构建出各种长度的DNA纳米管，最长的接近700纳米，而且所形成的DNA纳米管仍具备可寻址性，不受组装元件重复的影响。该方法摒弃了以往复杂多步的优化过程，简便、高效地一步实现大尺寸模块化DNA纳米结构的组装，有效地降低了组装成本。该工作还表明，在具体的组装起点存在的情况下，可以进一步设计成核生长，实现更为多样的可控组装。
重复结构单元DNA纳米管自组装示意图和结果
(a) 结构单元双倍重复组装成四股双螺旋纳米管的示意图。(b) 由两百个序列各异的单链核酸结构单元双倍重复组装成的700纳米的管状结构。
清华大学生命科学学院2014级博士研究生白坦蹊为本文的第一作者。清华大学生命科学学院魏迪明研究员为该文的通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委、清华-北大生命科学联合中心、清华大学结构生物学高精尖中心等基金资助。
原文链接： https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/NR/C9NR07196B
