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DNA折纸——原理
如果两个 DNA 分子对应位置上的碱基均为互补碱基对,那么强烈的氢键作用会使得这两个 DNA 分子相互结合,形成大家耳熟能详的双螺旋结构,从而让彼此都更加稳定,这是构成生命体的基础。那么,如果把其中的一条链“剪断“呢?显然,短链 DNA 分子会与长链中的对应区域形成双螺旋结构,长链 DNA 分子的其余部分则会留在在双螺旋结构的两侧。

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DNA折纸——原理
改变一下短链 DNA 分子的碱基序列,让它左右两部分的碱基序列分别与长链 DNA 分子上不同区域的碱基序列呈互补关系,这又会形成怎样的结构呢?由于长链 DNA 分子中两个区域被许多不相干的碱基隔开,导致长度上不匹配,短链 DNA 分子无法直接"凑上去"。但是,形成稳定的双螺旋结构的诱惑实在太大了,以至于长链 DNA 找到了一个变通的办法,那就是让自己"折"一下,将多余的那段碱基序列甩到外面。这样一来,就又可以顺利形成双螺旋结构了。

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实例
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DNA折纸技术流程——STEP1
由于DNA长链的合成难度大,用于折纸的DNA长链一般都是现成的,因此DNA 折纸设计就需要将所需的最终形状转化为给定长DNA链的折叠路线,并生成可以满足折叠的相应订书钉(短DNA链)序列。DNA折纸的设计依赖于软件的帮助,常用的软件有 Tiamat、SARSE-DNA、Nanoengineer-1、Hex-tiles、GIDEON、K-router 等,其中caDNAno是设计 DNA 折纸的最成熟和最常用的软件。

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DNA折纸技术流程——STEP2
订书钉链的获取是在前一步设计后根据设计好的序列来进行制取。用于DNA折纸的DNA长链(脚手架链)的选择取决于合成目标物的大小和复杂性,一般来说,脚手架链是从病毒的DNA中提取的,如从M13噬菌体中分离得到的m13mp18病毒基因组,长度为7249个核苷酸。

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DNA折纸技术流程——STEP3
原料准备完成后,将脚手架链与订书钉链(过量)放入Mg离子缓冲液中,使其进行依赖于碱基互补配对原则的自组装过程,而后便可得到粗产品,分离纯化后便可得到想要的结构。

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