湖南大学JACS: 仿细胞囊泡上DNA纳米结构的可逆组装/解组装，磷脂膜自身性质的影响不容忽视！

【引言】

随着DNA纳米技术的发展，寡核苷酸不仅是一种重要的生物分子，还可以作为自组装纳米结构的结构单元。过去的几十年间，我们已经构建了许多复杂的DNA纳米结构。最近，细胞膜表面的DNA纳米结构的相关研究成为热点，许多研究报道了DNA纳米结构在不同磷脂膜表面的动态行为，但可惜的是，他们大都忽视了磷脂膜自身性质的干扰。另外，仿细胞囊泡虽是一种常用的理想细胞膜模型，但迄今为止，还未被应用于DNA纳米结构的组装研究中。所以，在考虑到膜本身性质的前提下，研究仿细胞囊泡膜上DNA纳米结构的动态行为将有利于我们对其更深入的理解。

【成果简介】

近日，湖南大学的谭蔚泓院士和刘巧玲助理教授（共同通讯）等人在Journal of the American Chemical Society上发表了题为“Facile Assembly/Disassembly of DNA Nanostructures Anchored on Cell-Mimicking Giant Vesicles”的研究论文，文中提出了一种利用仿细胞的巨型囊泡作为理想模型来研究DNA纳米结构在细胞膜表面组装/解组装的方法，利用DNA链杂交和链取代手段，实现了DNA纳米三棱柱在仿细胞微囊泡膜上的动态自组装和解组装。并且，就早期研究中忽视膜本身性质干扰的不足，探究了膜的异质性对DNA纳米三棱柱的行为的影响。

【图文导读】

图1：DNA纳米三棱柱在缓冲液中的动态自组装/解组装过程

A）DNA纳米三棱柱自组装/解组装过程示意图；
B）DNA纳米三菱柱锚定在双层膜表面的示意图，如图中所示，纳米三棱柱拥有一条臂链及一条胆固醇修饰的锚链；
C）DNA纳米三棱柱动态自组装/解组装过程中各阶段产物的凝胶电泳图，证实了自组装/解组装过程在缓冲液中的成功。

图2：DNA纳米三棱柱在仿细胞巨型囊泡上的锚定

A）三种不同DNA样品同囊泡孵化半小时后的激光共聚焦显微镜照片：
1）胆固醇标记的纳米三棱柱TP-Cy3和TP-Cy5;
2）胆固醇标记的锚链；
3）胆固醇标记的Chol-DNA-Alexa Fluor 488及未标记的臂链：Cy3-DNA、Cy5-DNA；
B）上述三组结果的荧光强度截面图。

图3：仿细胞囊泡膜上DNA纳米三棱柱的动态自组装/解组装

A）DNA纳米三棱柱膜上组装/解组装过程中纳米结构锚定于膜上、加入连接链形成二聚体、加入取代链解组装、加入任意链不组装四种状态下的激光共聚焦扫描显微镜图片；
B）锚定、组装、解组装三种状态下荧光强度的归一化结果；
C）单个囊泡上FRET的效率，图中不同的效率反映了双层膜结构的异质性。

【小结】

本文以简单的DNA纳米三棱柱为例，研究了三维DNA纳米结构在仿细胞巨型囊泡膜上的动态自组装与解组装过程，并探究了膜的异质性对其的影响，为DNA纳米技术应用于人工细胞和仿生学领域奠定了一定的基础。

文献链接：Facile Assembly/Disassembly of DNA Nanostructures Anchored on Cell-Mimicking Giant Vesicles. (JACS, 2017, DOI:10.1021/jacs.7b07485)

本文由材料人编辑部生物材料组Jing供稿，材料牛编辑整理。

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