科学家创建出由DNA制造的大型合成纳米孔
2019-12-22 09:31:23   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

科学家们利用DNA折纸创建了内孔直径9nm宽的DNA合成纳米孔，该纳米孔由可编程的脂化皮瓣控制，并配备了尺寸可选择的门控系统，用于大分子的转移。

追溯到2015年，牛津纳米孔公司（Oxford Nanopore）推出了第一台商用纳米孔DNA测序仪。基于合成工程跨膜蛋白，纳米孔测序允许长链DNA穿过孔的中心管腔，其中的离子电流变化可作为DNA中单个碱基的传感器。该技术是DNA测序的关键里程碑，需要经过数十年的研究才得以实现。

从那时起，研究人员一直试图利用这一原理进一步拓展科研范围，以构建更大的孔来容纳蛋白质，并将其用于传感，但是研究人员所面临的主要挑战是对人工蛋白设计的理解有限。作为替代方案，奥尔胡斯大学（Aarhus University）的研究团队于2009年首次报道了一种人工将DNA折叠成复杂结构的新技术，即所谓的3D折纸技术。与蛋白质相比，DNA折纸已经被证明具有前所未有的设计空间来构建纳米结构，以模拟和扩展天然存在的复合物。

据麦姆斯咨询报道，在发表于《自然通讯》杂志上的一篇新文章中，奥尔胡斯大学的研究人员报道了一种DNA制造的大型合成纳米孔。这种纳米孔结构能够将蛋白质大分子转移到由脂质双层分隔的细胞区室。此外，在孔内引入了功能门控系统，以实现溶液中极少数分子的生物传感。

DNA纳米孔的设计：a）伪对称纳米孔基于六角形折纸格子，内孔直径为9 nm，外径为22 nm，长度为32 nm；b）三皮瓣分别被两条具有8个核苷酸（8-nt）支撑点的双链DNA（dsDNA）杂交锁定，用于打开链置换；c）在顶部，27条短链以独特的8个核苷酸序列延伸，允许在混合A和B纳米孔后，实现特定的粘性末端介导二聚化；d）链置换打开时，通道和皮瓣表面可见脂质订书钉型核酸（橙色部分）；e）纳米孔插入脂质体示意图。

凭借功能强大的光学显微镜，研究人员可以通过单个纳米孔追踪分子的流动。通过在孔中引入一个可控的塞子，进而通过尺寸选择控制蛋白质大小分子的流动，并展示触发分子的无标记实时生物传感。

DNA纳米孔的透射电子显微镜（TEM）表征

最后，纳米孔配有一组可控皮瓣，可以有针对性地插入显示特定信号分子的膜中。未来，这种机制将有可能使传感器专门插入病变细胞，并允许在单细胞水平上进行诊断。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13284-1

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《新一代测序和DNA合成：技术、耗材制造和市场趋势-2019版》

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