wordpress站群 企业,苏州网站开发公司济南兴田德润厉害吗,网站设计怎么做图片透明度,手机代理ip免费网址来源#xff1a;刘盼科学网博客 概要#xff1a; 科学家一直渴望利用自组装来构建人造物体#xff0c;以达到细胞或细胞器的尺寸和复杂性#xff0c;以便为研究#xff0c;工程和医学应用构建合成的细胞机器。 iNature#xff1a;自组装过程以各种形式存在于自然界中刘盼科学网博客 概要 科学家一直渴望利用自组装来构建人造物体以达到细胞或细胞器的尺寸和复杂性以便为研究工程和医学应用构建合成的细胞机器。 iNature自组装过程以各种形式存在于自然界中从分子水平的蛋白质折叠和形成脂双层到建立地球的整个生物系统【1】。 科学家一直渴望利用自组装来构建人造物体以达到细胞或细胞器的尺寸和复杂性以便为研究工程和医学应用构建合成的细胞机器。 在这个问题上Nature的四篇论文【2-5】通过报告扩大DNA自组装和设计纳米结构的尺寸和生产的方法来解决这个目标。 生物聚合物如DNARNA和蛋白质都被用作构建纳米尺度结构的基石调节生物体的功能【6,7】。 DNA是最有用的纳米级构建模块因为它具有几个优点 - 特别是其可编程性其来源于在互补DNA链的碱基之间形成的可预测和稳定的配对结构。 此外DNA结构稳定双螺旋的几何特征得到了很好的研究并且与其他生物分子相容这就允许构建功能复杂的“异质生物材料”。 已经开发了各种DNA自组装方法【8】用于构建展现出大的几何复杂性和纳米级精度的合成结构。 Fractal assembly of micrometre-scale DNA origami arrays with arbitrary patterns论文配图 DNA纳米技术的里程碑之一就是DNA纳米孔材料的发明【9】。 在这种技术中长的单链DNA在数百个称为“钉书针”的短DNA链的帮助下被折叠成目标形状。 短链被设计成与长DNA的特定区域互补从而引导折叠过程。 已经使用这种技术制造了各种2D和3D纳米物体。 其中许多是完全可定位的【10】; 也就是说他们可以在选定的位置进行修改以满足未来应用的需要。 然而单个DNA折纸纳米结构的尺寸受限于它们所构建的支架DNA的长度。 例如一种广泛使用的支架是长约7200个核苷酸的基因组DNA可折叠成直径不超过100纳米的折纸结构【9,10】。 DNA纳米技术的另一个重要设计策略是单链瓦SST组装【11】其中SSTs-由单链DNA形成的纳米级二维矩形或三维砖通过形成DNA双链而彼此互锁 在他们的界面。 SST的集合被用来形成2D图纸或3D图块通过简单地包含或省略特定的SST【12】可以选择性地“雕刻”以创建不同的图案和形状。 但是用这种方法产生的DNA结构的大小通常与折纸纳米结构的大小相当; 较大的结构已经准备好但合成效率很低。 在这个问题上报道的论文基于SST和折纸策略来制造微米尺寸的结构并扩大可生产的数量。 Gigadalton-scale shape-programmable DNA assemblies论文配图 Tikhomirov等人【2】第67页使用以表面图案由折纸表面延伸的DNA链形成构成的方形DNA折纸作为构建单位以创建直径约半微米的二维DNA折纸阵列图1a。 方形折纸通过在它们的界面处形成短DNA双链体而连接在一起。 为了对方形折纸之间的相互作用进行编程作者开发了一种分形方法其中局部装配规则被递归地用于组装越来越多的方形折纸阵列的多步骤过程。 Tikhomirov及其同事还制作了名为FracTile Compiler的设计软件这将能够设计出DNA序列和实验程序来制作大型DNA模式。 作者通过使用它制作了几张DNA“图片”包括蒙娜丽莎一只公鸡和一个国际象棋游戏模式【3】验证了这一自动设计过程。 图.1 制造微米级DNA物体的方法 Wagenbauer等【3】第78页使用另一种分层自组装方法图1b制作了尺寸达微米级的3D DNA折纸结构。 他们用一个V形的DNA折纸物体作为基本的构件其中V的角度可以改变。 通过控制构件之间的几何关系和相互作用可以构建高阶组件。 作者通过构建直径达350nm的堆叠平面环和直径达450nm的三种多面体构建微米级长管类似于一些细菌的尺寸证明了其方法的能力。 Ong等【4】第72页报道了一种方法可以在微米级进行3D SST DNA构建图1c。 通过扩展第一代SST系统的原理作者设计了由52个核苷酸组成的砖状DNA构建模块其中含有4个13个核苷酸的结合结构域。 这些领域使砖块能够组装成更大的结构。 与第一代砖块含有四个结合域每个由八个核苷酸组成相比DNA砖块的较长结合域为较大的组装结构提供更好的产量和稳定性。 作者开发了称为Nanobricks的软件来设计制作目标3D对象所需的砖链并用它来规划一组不同复杂体系结构的综合。 Programmable self-assembly of three-dimensional nanostructures from 10,000 unique components论文插图 Praetorius等人与Wagenbauer及其同事属于同一研究小组;第84页报道的生物技术将大大降低通常用于制造DNA折纸的数百个主链的成本。 他们使用被称为噬菌体的病毒来产生含有数百个短链序列的单链前体DNA。 这些序列被切割自身的“DNAzyme”序列分开; 裂解产物然后自组装成指定的DNA折纸形状。 值得注意的是作者的方法将折叠的DNA折纸结构的成本从约每毫克200美元降低到约20美分。 这一战略将实现DNA折纸和SST结构的可扩展和高效的大规模生产从而实现大规模应用如治疗药物输送系统和纳米电子设备。 Biotechnological mass production of DNA origami论文插图 这些论文还为生物分子工程领域的长期挑战提供了解决方案提供了从较小的构建块制造自组装结构的低成本方法其尺寸可以使用互补的“自顶向下”技术 那些用散装材料雕刻结构的。 此外所报道的DNA结构足够大以使得能够与细胞相互作用用于治疗应用的装置的生产或制造用于制造合成聚合物或程序细胞 - 细胞相互作用的复杂分子机器和装配线。 这样的自组装结构甚至可以用于合成细胞器以监测和调节活细胞中生物过程的系统。 原文链接 https://www.nature.com/articles/d41586-017-07690-y https://www.nature.com/articles/nature24651 https://www.nature.com/articles/nature24655 https://www.nature.com/articles/nature24648 https://www.nature.com/articles/nature24650 未来智能实验室致力于研究互联网与人工智能未来发展趋势观察评估人工智能发展水平由互联网进化论作者计算机博士刘锋与中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心石勇、刘颖教授创建。 未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎支持和加入我们。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
