E.coli K-12琥珀酸脫氫酶sdhC基因納米錐的設計及自組裝

周末，劉彥君，佟欣瑞，董延甲，吳欣瑜，王迎香，應明

（1天津理工大學化學化工學院，天津300384；2天津理工大學計算機科學與工程學院，天津300384）

除小部分病毒外，所有生命的遺傳物質都是雙鏈DNA。DNA 分子不僅具有特異性識別能力，而且遵守嚴格的自組裝機制，因此天然的DNA 分子是研制靶向藥物載體的優選材料。近幾年悄然發展起來的DNA折紙術（DNA origami），就是一種采用計算機精準設計進行核酸納米材料自組裝的新方法[1-2]。2008 年丹麥Aarhus 大學的Andersen[3]開發了一款UNIX 系統適用的DNA 折紙軟件——SARSE，利用該軟件首先進行了DNA 二維結構設計，成功得到了約50nm×150nm 尾巴酷似在擺動的海豚圖案；不久后該團隊又設計出一個帶有可“開-關”蓋子的DNA 盒子，將該軟件用于了DNA 三維折疊設計[4]。DNA 折紙用到最多的開源軟件是Douglas設計的caDNAno，研究者可利用其中的蜂巢模型或方格模型進行腳手架鏈和訂書釘鏈的設計，在二維界面構建堆疊DNA 圖形[5]。麻省理工學院（MIT）Bathe 團隊研發的CanDo 和DAEDALUS，是目前進行DNA 三維立體設計功能最完善的軟件，CanDo是一款在線分析軟件，能依據caDNAno 的設計圖進行DNA立體結構預測[6]；DAEDALUS 是由Matlab編寫的涵蓋多種立體構象的源代碼，Bathe 團隊依靠這種軟件，采用M13mp18 單鏈環形DNA 構建出了立方體、正八面體、正二十面體等納米結構DNA[7]，最近該團隊還報道了使用caDNAno 構建了結構復雜的荷花型和貝殼形DNA納米材料[8]。2006年上海交通大學Bio-X 中心，同樣采用M13mp18單鏈核酸折疊出一幅中國地圖[9]。從前期研究可以看出，人們已經能夠將一個單鏈核酸折疊成各種盡可能復雜的圖形，M13mp18 單鏈環形DNA 是進行這種單鏈折疊的主要材料?！?br>