合肥工业大学Angew.Chem.Int.Ed.：无金属缓冲体系开发及新型DNA模块设计与组装

【引言】

DNA纳米自组装是当下研究的热点，它被广泛应用于生物及化学领域。传统的DNA自组装技术研究中，都是先将含有DNA结构的母链放置在TAE+Mg缓冲体系中，加热DNA样品溶液至合适温度，再缓慢降温（退火）使含有互补的碱性末端链相互结合，形成新的DNA链结构。这一过程需要高温、耗时久、同时缓冲体系中含有复杂的金属离子，因此具有一定的局限性。大部分自组装体系中有镁离子存在，它可能会给生物酶带来一些不利影响，因此我们积极去发展一种新的无金属离子存在的DNA自组装缓冲体系，顺利实现DNA高级有序结构的构建，进一步拓展DNA自组装技术的应用。

【成果简介】

今年，合肥工业大学化学与化工学院硕导李育林教授及其研究生李永飞（第一作者）与中国科学技术大学、美国普渡大学合作，相关的科研成果以题为“Universal pH-Responsive and Metal-Ion-Free Self-Assembly of DNANanostructures”发表在国际顶级期刊Angew.Chem.Int.Ed.。作者对DNA母链溶液的pH不断改变，顺利完成对纳米笼状的DNA结构自组装与拆卸过程的动态调控。这种创新型调控方法，对传统的DNA纳米自组装技术提出新挑战，它不需要事先设计DNA母链特殊结构就可实现动态控制，它顺利为DNA纳米材料的应用提供了广阔前景。

【图文导读】

图一：pH控制乙二胺体系下的DNA纳米结构自组装示意图

图二：在实验反应器中自组装的DNA二维阵列

a）6%天然聚丙烯酰胺凝胶电泳图，b）不同pH缓冲体系下的DX的AFM图像，c）在pH=7.5缓冲体系中自组装的DX二维阵列的AFM图

图三：pH可逆控制四面体结构的DNA自组装与拆卸

a）实验示意图，b）pH循环条件下的琼脂糖凝胶电泳分析组装和拆卸的凝胶图像

图四：在TAE/Mg2+缓冲器和EN缓冲体系中TET的DNase I消化酶的PAGE测定结果

【小结】作者基于乙二胺（EN）开发出一种新的非金属缓冲体系，成功打破了DNA自组装的缓冲体系必须要有金属阳离子的限制，并顺利用于DNA纳米结构自组装。这项研究成果促进了DNA纳米自组装技术发展，拓宽了成功自组装的DNA在医药及生物传感领域的应用。

文献链接：Universal pH-Responsive and Metal-Ion-Free Self-Assembly of DNA Nanostructures，Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 6892 –6895

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