Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
ДНК - нанотехнология включает в себя формирующее искусственной, предназначенные наноструктуры выхода из нуклеиновых кислот , такие как эта ДНК тетраэдр. [1] Каждое ребро тетраэдра представляет собой двойную спираль ДНК из 20 пар оснований , а каждая вершина представляет собой соединение с тремя ветвями. 4 нити ДНК, образующие 4 тетраэдрических грани, имеют цветовую кодировку.

Нанотехнология ДНК - это разработка и производство искусственных структур нуклеиновых кислот для технологических целей. В этой области нуклеиновые кислоты используются как материалы небиологической инженерии для нанотехнологий, а не как носители генетической информации в живых клетках . Исследователи в этой области создали статические структуры, такие как двух- и трехмерные кристаллические решетки , нанотрубки , многогранники и произвольные формы, а также функциональные устройства, такие как молекулярные машины и ДНК-компьютеры . Эта область начинает использоваться как инструмент для решения фундаментальных научных проблем вструктурная биология и биофизика , включая приложения в рентгеновской кристаллографии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса белков для определения структур. Также исследуются потенциальные применения в электронике молекулярного масштаба и наномедицине .

Концептуальные основы нанотехнологии ДНК были впервые заложены Надрианом Симаном в начале 1980-х годов, а в середине 2000-х эта область начала привлекать всеобщий интерес. Такое использование нуклеиновых кислот обеспечивается их строгими правилами спаривания оснований , которые заставляют только части цепей с комплементарными последовательностями оснований связываться вместе с образованием прочных, жестких двойных спиральных структур. Это позволяет рационально проектировать базовые последовательности, которые будут выборочно собираться с образованием сложных целевых структур с точно контролируемым наномасштабом.Особенности. Для создания этих структур используются несколько методов сборки, в том числе структуры на основе плиток, которые собираются из более мелких структур, складывающиеся структуры с использованием метода ДНК-оригами и динамически реконфигурируемые структуры с использованием методов смещения цепей. Название области конкретно относится к ДНК , но те же принципы использовались и с другими типами нуклеиновых кислот, что привело к случайному использованию альтернативного названия нанотехнологии нуклеиновых кислот .

Основные концепции [ править ]

Эти четыре нитей связывают в ДНК-четыре рычага перекресток , потому что эта структура максимизирует количество правильных пар оснований , с A согласовано с T и C согласован с G . [2] [3] См. Это изображение, чтобы увидеть более реалистичную модель соединения с четырьмя ветвями, показывающую его третичную структуру .
Этот супрамолекулярный комплекс с двойным кроссовером (DX) состоит из пяти одинарных цепей ДНК, которые образуют два двойных спиральных домена, вверху и внизу на этом изображении. Есть две точки пересечения, где нити переходят из одного домена в другой. [2]

Свойства нуклеиновых кислот [ править ]

Нанотехнология часто определяется как исследование материалов и устройств с характеристиками в масштабе ниже 100 нанометров . Нанотехнология ДНК, в частности, является примером восходящей молекулярной самосборки , при которой молекулярные компоненты спонтанно организуются в стабильные структуры; особая форма этих структур обусловлена ​​физическими и химическими свойствами компонентов, выбранных проектировщиками. [4] В нанотехнологии ДНК материалы компонентов представляют собой нити нуклеиновых кислот, таких как ДНК; эти нити часто являются синтетическими и почти всегда используются вне контекста живой клетки. ДНК хорошо подходит для построения наноразмеров, потому что связывание между двумя цепями нуклеиновой кислоты зависит от простогоправила спаривания оснований, которые хорошо понятны и образуют специфическую наноразмерную структуру двойной спирали нуклеиновой кислоты . Эти качества позволяют легко контролировать сборку структур нуклеиновых кислот с помощью дизайна нуклеиновых кислот . Это свойство отсутствует в других материалах, используемых в нанотехнологиях, включая белки , дизайн которых очень затруднен, и наночастицы , которые не обладают способностью к специфической сборке самостоятельно. [5]

Структура молекулы нуклеиновой кислоты , состоит из последовательности нуклеотидов , отличающихся которой нуклеотидных они содержат. В ДНК присутствуют четыре основания: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и тимин (T). Нуклеиновые кислоты обладают тем свойством, что две молекулы будут связываться друг с другом только с образованием двойной спирали, если две последовательности комплементарны , что означает, что они образуют совпадающие последовательности пар оснований, причем A связывается только с T, а C только с G. [ 5] [6] Поскольку образование правильно подобранных пар оснований является энергетически выгоднымОжидается, что в большинстве случаев цепи нуклеиновой кислоты будут связываться друг с другом в конформации, которая максимизирует количество правильно спаренных оснований. Таким образом, последовательности оснований в системе цепей определяют характер связывания и общую структуру легко контролируемым образом. В ДНК-нанотехнологиях последовательности оснований цепей рационально спроектированы исследователями таким образом, чтобы взаимодействия спаривания оснований заставляли цепочки собираться в желаемой конформации. [3] [5] В то время как ДНК является основным используемым материалом, были также созданы структуры, включающие другие нуклеиновые кислоты, такие как РНК и пептидная нуклеиновая кислота (ПНК). [7] [8]

Подполя [ править ]

Нанотехнологию ДНК иногда делят на две частично совпадающие области: нанотехнологию структурной ДНК и нанотехнологию динамической ДНК. Структурная нанотехнология ДНК, иногда сокращенно SDN, фокусируется на синтезе и характеристике комплексов нуклеиновых кислот и материалов, которые собираются в статическое равновесное конечное состояние. С другой стороны, динамическая нанотехнология ДНК фокусируется на комплексах с полезным неравновесным поведением, таким как способность изменять конфигурацию на основе химического или физического стимула. Некоторые комплексы, такие как наномеханические устройства нуклеиновых кислот, сочетают в себе свойства как структурных, так и динамических подполей. [9] [10]

Комплексы, построенные в структурной нанотехнологии ДНК, используют топологически разветвленные структуры нуклеиновых кислот, содержащие соединения. (Напротив, большая часть биологической ДНК существует в виде неразветвленной двойной спирали .) Одна из простейших разветвленных структур - это соединение с четырьмя ветвями, которое состоит из четырех отдельных цепей ДНК, части которых комплементарны в определенной структуре. В отличие от естественных соединений Холлидея , каждое плечо в искусственном неподвижном соединении с четырьмя плечами имеет различную базовую последовательность , в результате чего точка соединения фиксируется в определенном положении. Множественные переходы могут быть объединены в один комплекс, например, в широко используемом структурном мотиве двойного кроссовера (DX)., который содержит два параллельных двойных спиральных домена с отдельными цепями, пересекающимися между доменами в двух точках кроссовера. Каждая точка пересечения является топологически четырехлепестковым соединением, но ограничена одной ориентацией, в отличие от гибкого одиночного четырехлепесткового соединения, обеспечивая жесткость, которая делает мотив DX подходящим в качестве структурного строительного блока для более крупных комплексов ДНК. [3] [5]

В динамической нанотехнологии ДНК используется механизм, называемый смещением цепи, опосредованным пальцами ног, чтобы позволить комплексам нуклеиновых кислот перенастроить конфигурацию в ответ на добавление новой цепи нуклеиновой кислоты. В этой реакции входящая цепь связывается с одноцепочечной основной областью двухцепочечного комплекса, а затем смещает одну из цепей, связанных в исходном комплексе, посредством процесса миграции ветвей . Общий эффект заключается в том, что одна из нитей в комплексе заменяется другой. [9] Кроме того, реконфигурируемые структуры и устройства могут быть созданы с использованием функциональных нуклеиновых кислот, таких как дезоксирибозимы и рибозимы , которые могут выполнять химические реакции, иаптамеры , которые могут связываться с определенными белками или небольшими молекулами. [11]

Структурная нанотехнология ДНК [ править ]

Структурная нанотехнология ДНК, иногда сокращенно SDN, фокусируется на синтезе и характеристике комплексов нуклеиновых кислот и материалов, сборка которых имеет статическую равновесную конечную точку. Кислоты двойной спирали нуклеиновой имеет надежную, определенную трехмерную геометрию , что делает возможным моделировать, [12] прогнозировать и проектировать структуры более сложных кислых комплексов нуклеиновых. Создано много таких структур, включая двух- и трехмерные структуры, а также периодические, апериодические и дискретные структуры. [10]

Расширенные решетки [ править ]

Сборка массива DX. Слева принципиальная схема. Каждая полоса представляет собой двойной спиральный домен ДНК , формы которого представляют собой дополнительные липкие концы . Комплекс DX вверху объединится с другими комплексами DX в двумерный массив, показанный внизу. [2] Справа , изображение собранного массива, полученное с помощью атомно-силовой микроскопии . Отдельные плитки DX хорошо видны внутри собранной конструкции. Поле составляет 150  нм в поперечнике.
Слева - модель плитки ДНК, из которой сделана еще одна двумерная периодическая решетка. Справа - атомно-силовая микрофотография собранной решетки. [13] [14]
Пример апериодической двумерной решетки, которая собирается во фрактальный узор. Левая , то прокладка Серпинского фрактала. Справа : массивы ДНК, на поверхности которых изображена прокладка Серпинского [15]

Небольшие комплексы нуклеиновых кислот могут быть снабжены липкими концами и объединены в более крупные двумерные периодические решетки, содержащие определенный мозаичный узор отдельных молекулярных плиток. [10] Самый ранний пример этого использовал комплексы двойного кроссовера (DX) в качестве основных плиток, каждая из которых содержит четыре липких конца, разработанных с последовательностями, которые заставляли блоки DX объединяться в периодические двумерные плоские листы, которые по существу являются жесткими двумерными кристаллы ДНК. [16] [17] Двумерные массивы также были сделаны из других мотивов, включая решетку ромба Холлидея , [18]и различные массивы на основе DX, использующие схему двойного сцепления. [19] [20] Два верхних изображения справа показывают примеры периодических решеток на основе тайлов.

Двумерные массивы могут быть созданы для демонстрации апериодических структур, сборка которых реализует определенный алгоритм, демонстрируя одну форму вычислений ДНК. [21] Для плиток DX можно выбрать липкие конечные последовательности, чтобы они действовали как плитки Ванга , позволяя им выполнять вычисления. Был продемонстрирован массив DX, сборка которого кодирует операцию XOR ; это позволяет массиву ДНК реализовать клеточный автомат, который генерирует фрактал, известный как прокладка Серпинского . На третьем изображении справа показан этот тип массива. [15] Другая система имеет функцию двоичного счетчика., отображая представление увеличивающихся двоичных чисел по мере их роста. Эти результаты показывают, что вычисления могут быть включены в сборку массивов ДНК. [22]

Массивы DX были созданы для формирования полых нанотрубок диаметром 4–20  нм , по существу, двумерных решеток, которые загибаются сами по себе. [23] Эти ДНК-нанотрубки несколько похожи по размеру и форме на углеродные нанотрубки , и, хотя они не обладают электропроводностью углеродных нанотрубок, ДНК-нанотрубки легче модифицировать и соединять с другими структурами. Одна из многих схем построения ДНК-нанотрубок использует решетку из изогнутых плиток DX, которые изгибаются вокруг себя и закрываются в трубку. [24] В альтернативном методе, который позволяет задавать окружность простым модульным способом с использованием однонитевых плиток, жесткость трубы является непреодолимым свойством . [25]

Формирование трехмерных решеток ДНК было самой ранней целью ДНК-нанотехнологий, но оказалось, что это одна из самых трудных для реализации. В 2009 году наконец было сообщено об успешном использовании мотива, основанного на концепции тенсегрити , баланса между силами растяжения и сжатия [21] [26].

Дискретные структуры [ править ]

Исследователи синтезировали множество трехмерных комплексов ДНК, каждый из которых имеет связность многогранника , такого как куб или октаэдр , что означает, что дуплексы ДНК отслеживают края многогранника с соединением ДНК в каждой вершине. [27] Первые демонстрации многогранников ДНК были очень трудоемкими, требующие несколько лигирований и твердофазного синтеза шагов для создания catenated многогранники. [28] Последующие работы дали многогранники, синтез которых был намного проще. К ним относятся октаэдр ДНК, состоящий из длинной однонитевой цепи, предназначенной для того, чтобы складываться в правильную конформацию [29].и тетраэдр, который может быть получен из четырех нитей ДНК за один шаг, изображенный в верхней части этой статьи. [1]

Наноструктуры произвольной, неправильной формы обычно изготавливают методом ДНК-оригами . Эти структуры состоят из длинной естественной вирусной цепи в качестве «каркаса», которая складывается в желаемую форму с помощью компьютерно сконструированных коротких «штапельных» цепей. Этот метод имеет преимущества в том, что он прост в разработке, поскольку последовательность оснований предопределена последовательностью цепи каркаса и не требует высокой чистоты цепи и точной стехиометрии , как это делают большинство других методов нанотехнологии ДНК. ДНК-оригами было впервые продемонстрировано для двухмерных форм, таких как смайлик , грубая карта Западного полушария и картина Моны Лизы. [27] [30] [31]Твердые трехмерные структуры могут быть созданы с использованием параллельных спиралей ДНК, расположенных в виде сот [32], а структуры с двумерными гранями могут складываться в полую общую трехмерную форму, подобную картонной коробке. Их можно запрограммировать на открытие и выявление или высвобождение молекулярного груза в ответ на стимул, что делает их потенциально полезными в качестве программируемых молекулярных клеток . [33] [34]

Шаблонная сборка [ править ]

Структуры нуклеиновых кислот могут быть созданы для включения молекул, отличных от нуклеиновых кислот, иногда называемых гетероэлементами, включая белки, металлические наночастицы, квантовые точки и фуллерены . Это позволяет создавать материалы и устройства с диапазоном функциональных возможностей, намного превосходящим возможности одних только нуклеиновых кислот. Цель состоит в том, чтобы использовать самосборку структур нуклеиновых кислот для создания шаблона сборки наночастиц, размещенных на них, контролируя их положение и в некоторых случаях ориентацию. [27] [35] Многие из этих схем используют схему ковалентного присоединения с использованием олигонуклеотидов с амидом или тиолом.функциональные группы как химический рычаг для связывания гетероэлементов. Эта схема ковалентного связывания была использована для размещения наночастиц золота на матрице на основе DX [36] и для организации молекул белка стрептавидина в определенные структуры на матрице DX. [37] Схема нековалентного хостинга с использованием полиамидов Dervan на массиве DX была использована для организации стрептавидиновых белков в определенном паттерне на массиве DX. [38] Углеродные нанотрубки размещены на массивах ДНК в виде узора, позволяющего сборке действовать как молекулярное электронное устройство, полевой транзистор из углеродных нанотрубок . [39] Кроме того, существуют методы металлизации нуклеиновой кислоты, в которых нуклеиновая кислота заменяется металлом, который принимает общую форму исходной структуры нуклеиновой кислоты [40], и схемы использования наноструктур нуклеиновых кислот в качестве литографических масок, переводя их рисунок в твердая поверхность. [41]

Нанотехнология динамической ДНК [ править ]

В динамической нанотехнологии ДНК часто используются реакции смещения цепей, опосредованные опорой на пальцы. В этом примере, красная прядь связывается с одноцепочечной областью опоры на зеленой нити (область 1), а затем в миграции ветви процесса через область 2, синяя цепь смещаются и освобождается от комплекса. Подобные реакции используются для динамической реконфигурации или сборки наноструктур нуклеиновых кислот. Кроме того, красные и синие нити можно использовать в качестве сигналов в молекулярном логическом вентиле .

Нанотехнология динамической ДНК фокусируется на формировании систем нуклеиновых кислот со спроектированными динамическими функциями, связанными с их общей структурой, такими как вычисления и механическое движение. Существует некоторое совпадение между структурной и динамической нанотехнологиями ДНК, поскольку структуры могут формироваться посредством отжига, а затем динамически реконфигурироваться, или их можно заставить формироваться динамически в первую очередь. [27] [42]

Наномеханические устройства [ править ]

Основная статья: ДНК-машина

Были созданы комплексы ДНК, которые изменяют свою конформацию при воздействии некоторого стимула, что делает их одной из форм нанороботов . Эти структуры изначально формируются так же, как статические структуры, созданные в структурной нанотехнологии ДНК, но спроектированы так, что после начальной сборки возможна динамическая реконфигурация. [9] [42] Самое раннее такое устройство использовало переход между формами B-ДНК и Z-ДНК, чтобы реагировать на изменение условий буфера , подвергаясь скручивающему движению. [43]Эта зависимость от условий буфера привела к одновременному изменению состояния всех устройств. Последующие системы могут изменять состояния в зависимости от наличия цепей управления, что позволяет нескольким устройствам независимо работать в решении. Некоторыми примерами таких систем являются конструкция «молекулярного пинцета», которая имеет открытое и закрытое состояние [44], устройство, которое может переключаться с конформации паранемического кроссовера (PX) на конформацию с двойным переходом (JX2), подвергающуюся вращению. движение в процессе [45] и двумерный массив, который может динамически расширяться и сжиматься в ответ на управляющие нити. [46] Также были созданы структуры, которые динамически открываются или закрываются, потенциально действуя как молекулярная клетка, высвобождая или обнажая функциональный груз при открытии. [33] [47] [48]

ДНК-ходунки - это класс наномашин с нуклеиновыми кислотами, которые демонстрируют направленное движение по линейному пути. Было продемонстрировано большое количество схем. [42] Одна из стратегий состоит в том, чтобы управлять движением пешехода по рельсовому пути с помощью контрольных прядей, которые необходимо последовательно добавлять вручную. [49] [50] Другой подход заключается в использовании рестрикционных ферментов или дезоксирибозимов, чтобы расщепить нити и заставить ходунка двигаться вперед, что дает преимущество автономного бега. [51] [52] Более поздняя система могла ходить по двумерной поверхности, а не по линейному пути, и продемонстрировала способность выборочно подбирать и перемещать молекулярные грузы. [53]Кроме того, был продемонстрирован линейный ходунок, который выполняет синтез по шаблону ДНК по мере того, как он продвигается по дорожке, обеспечивая автономный многоступенчатый химический синтез, управляемый ходоком. [54] Функция синтетических ДНК-ходоков аналогична функции белков динеина и кинезина. [55]

Каскады смещения нитей [ править ]

Каскады реакций вытеснения цепей могут использоваться как для вычислительных, так и для структурных целей. Реакция замещения отдельной цепи включает выявление новой последовательности в ответ на присутствие некоторой цепи инициатора. Многие такие реакции могут быть связаны в каскад, где вновь выявленная выходная последовательность одной реакции может инициировать реакцию замещения другой цепи в другом месте. Это, в свою очередь, позволяет создавать сети химических реакций из многих компонентов, демонстрирующих сложные вычислительные возможности и возможности обработки информации. Эти каскады становятся энергетически выгодными за счет образования новых пар оснований, а энтропиявыгода от реакции разборки. Каскады смещения цепей допускают изотермическую операцию сборки или вычислительного процесса, в отличие от традиционных требований сборки нуклеиновых кислот для стадии термического отжига, когда температура повышается, а затем медленно понижается, чтобы гарантировать правильное формирование желаемой структуры. Они также могут поддерживать каталитическую функцию частиц инициатора, где менее одного эквивалента инициатора может привести к завершению реакции. [9] [56]

Комплексы смещения цепей могут быть использованы для создания молекулярных логических вентилей, способных выполнять сложные вычисления. [57] В отличие от традиционных электронных компьютеров, которые используют электрический ток в качестве входов и выходов, молекулярные компьютеры используют концентрации определенных химических веществ в качестве сигналов. В случае схем замещения цепи нуклеиновой кислоты сигналом является присутствие цепей нуклеиновой кислоты, которые высвобождаются или потребляются посредством событий связывания и развязывания с другими цепями в комплексах замещения. Этот подход использовался для создания логических вентилей, таких как вентили И, ИЛИ и НЕ. [58] Совсем недавно была продемонстрирована четырехбитная схема, которая может вычислять квадратный кореньцелых чисел 0–15, используя систему ворот, содержащую 130 нитей ДНК. [59]

Еще одно применение каскадов смещения прядей - создание динамически собираемых структур. Они используют шпилечную структуру для реагентов, так что, когда входная цепь связывается, вновь обнаруженная последовательность находится на той же молекуле, а не дизассемблируется. Это позволяет добавлять новые открытые шпильки к растущему комплексу. Этот подход был использован для создания простых структур, таких как трех- и четырехлепестковые соединения и дендримеры . [56]

Приложения [ править ]

Нанотехнология ДНК предоставляет один из немногих способов формирования сложных структур с точным контролем над наноразмерными характеристиками. Эта область начинает находить применение для решения фундаментальных научных проблем в структурной биологии и биофизике . Самое раннее такое применение, предусмотренное для данной области, и одно все еще находящееся в разработке, - это кристаллография , где молекулы, которые трудно кристаллизовать по отдельности, могут быть расположены внутри трехмерной решетки нуклеиновых кислот, что позволяет определить их структуру. Другое применение - использование стержней ДНК оригами для замены жидких кристаллов в экспериментах по остаточному диполярному сцеплению вЯМР-спектроскопия белков ; Использование ДНК-оригами выгодно, потому что, в отличие от жидких кристаллов, они толерантны к детергентам, необходимым для суспендирования белков мембраны в растворе. ДНК-ходунки использовались в качестве сборочных линий наноразмеров для перемещения наночастиц и прямого химического синтеза . Кроме того, структуры ДНК-оригами помогли в биофизических исследованиях функции ферментов и сворачивания белков . [10] [60]

Нанотехнология ДНК приближается к потенциальным приложениям в реальном мире. Способность массивов нуклеиновых кислот упорядочивать другие молекулы указывает на их потенциальные применения в электронике молекулярного масштаба. Сборка структуры нуклеиновой кислоты может быть использована для создания шаблона сборки молекулярных электронных элементов, таких как молекулярные провода , обеспечивая метод нанометрового контроля размещения и общей архитектуры устройства, аналогичный молекулярному макету . [10] [27] ДНК-нанотехнологию сравнивают с концепцией программируемой материи из-за связи вычислений со свойствами ее материала. [61]

В исследовании , проведенном группой ученых из Inano и сДНК центров в Орхусе университета , исследователи смогли построить небольшой мульти-переключаемый 3D ДНК Box Оригами. Предложенная наночастица была охарактеризована методами атомно-силовой микроскопии (AFM), просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и резонансной передачи энергии Фёрстера.(FRET). Было показано, что сконструированный ящик имеет уникальный механизм повторного включения, который позволяет ему многократно открываться и закрываться в ответ на уникальный набор ключей ДНК или РНК. Авторы предположили, что это «устройство ДНК потенциально может быть использовано для широкого круга приложений, таких как управление функцией отдельных молекул, контролируемая доставка лекарств и молекулярные вычисления». [62]

Существуют потенциальные применения ДНК-нанотехнологии в наномедицине, используя ее способность выполнять вычисления в биосовместимом формате для создания «умных лекарств» для адресной доставки лекарств , а также для диагностических приложений. Одна из таких исследуемых систем использует полый блок ДНК, содержащий белки, вызывающие апоптоз или гибель клеток, который открывается только в непосредственной близости от раковой клетки . [60] [63] Кроме того, был интерес к экспрессии этих искусственных структур в сконструированных живых бактериальных клетках, наиболее вероятно с использованием транскрибированныхРНК для сборки, хотя неизвестно, способны ли эти сложные структуры эффективно складываться или собираться в цитоплазме клетки . В случае успеха это может позволить направленную эволюцию наноструктур нуклеиновых кислот. [27] Ученые из Оксфордского университета сообщили о самосборке четырех коротких нитей синтетической ДНК в клетку, которая может проникать в клетки и выживать не менее 48 часов. Было обнаружено, что флуоресцентно меченые тетраэдры ДНК остаются нетронутыми в лабораторно культивируемых клетках почек человека, несмотря на атаку клеточных ферментов.через два дня. Этот эксперимент показал возможность доставки лекарств внутрь живых клеток с помощью ДНК-клетки. [64] [65] Тетраэдр ДНК использовался для доставки РНК-интерференции (РНКи) в модели мышей, сообщила группа исследователей из Массачусетского технологического института . Доставка мешающей РНК для лечения показала некоторый успех с использованием полимеров или липидов , но есть пределы безопасности и неточное нацеливание, помимо короткого срока хранения в кровотоке. Наноструктура ДНК, созданная командой, состоит из шести нитей ДНК, образующих тетраэдр, с одной нитью РНК, прикрепленной к каждому из шести краев. Тетраэдр дополнительно снабжен целевым белком, тримолекулы фолиевой кислоты, которые приводят наночастицы ДНК к многочисленным рецепторам фолиевой кислоты, обнаруженным в некоторых опухолях. Результат показал, что экспрессия гена, на которую нацелена РНКи, люцифераза , снизилась более чем наполовину. Это исследование показывает многообещающие перспективы использования ДНК-нанотехнологий в качестве эффективного инструмента для лечения с использованием появляющейся технологии интерференции РНК. [66] [67] Тетраэдр ДНК также использовался для преодоления явления множественной лекарственной устойчивости . Доксорубицин (DOX) конъюгировали с тетраэдром и загружали в клетки рака молочной железы MCF-7, содержащие P-гликопротеин.насос для отвода лекарств. Результаты эксперимента показали, что DOX не откачивается, и апоптоз раковых клеток был достигнут. Тетраэдр без DOX загружали в клетки для проверки его биосовместимости, и сама структура не показала цитотоксичности. [68] Тетраэдр ДНК также использовался в качестве штрих-кода для профилирования субклеточной экспрессии и распределения белков в клетках в диагностических целях. Тетраэдрические наноструктуры показали усиленный сигнал из-за более высокой эффективности и стабильности мечения. [69]

Применение нанотехнологий ДНК в наномедицине также сосредоточено на имитации структуры и функции природных мембранных белков с помощью разработанных наноструктур ДНК. В 2012 году Langecker et al. [70] представили структуру ДНК-оригами в форме пор, которая может самовстраиваться в липидные мембраны посредством гидрофобных модификаций холестерина и индуцировать ионные токи через мембрану. Это первая демонстрация синтетического ионного ДНК канала сопровождалось различными пор индуцирующего конструкций в пределах от одного ДНК - дуплекса , [71] в небольшие плитки на основе структуры, [72] [73] [74] [75] [76 ]и большие трансмембранные порины ДНК оригами . [77] Подобно естественным ионно- белковым каналам , этот ансамбль синтетических аналогов, созданных ДНК, таким образом, охватывает несколько порядков по проводимости. Исследование одиночного дуплекса ДНК, встраивающего мембрану, показало, что ток также должен течь по границе раздела ДНК-липид, поскольку в конструкции, позволяющей ионам проходить через липидный бислой, отсутствует просвет центрального канала . Это указывает на то, что липидная пора, индуцированная ДНК, имеет тороидальную форму, а не цилиндрическую, поскольку липидные головные группы переориентируются, чтобы быть обращенными к встроенной в мембрану части ДНК. [71] Исследователи изКембриджский университет и Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн затем продемонстрировали, что такая ДНК-индуцированная тороидальная пора может способствовать быстрому перемещению липидов между листочками липидного бислоя. Используя этот эффект, они разработали синтетический ДНК- фермент, который переворачивает липиды в биологических мембранах на порядки быстрее, чем встречающиеся в природе белки, называемые скрамблазами . [78] Эта разработка подчеркивает потенциал синтетических наноструктур ДНК для персонализированных лекарств и терапевтических средств.

Дизайн [ править ]

Наноструктуры ДНК должны быть рационально спроектированы так, чтобы отдельные нити нуклеиновой кислоты собирались в желаемые структуры. Этот процесс обычно начинается с определения желаемой целевой структуры или функции. Затем определяется общая вторичная структура целевого комплекса с указанием расположения цепей нуклеиновых кислот внутри структуры и того, какие части этих цепей должны быть связаны друг с другом. Последним шагом является проектирование первичной структуры , которое представляет собой спецификацию фактических последовательностей оснований каждой цепи нуклеиновой кислоты. [23] [79]

Структурный дизайн [ править ]

Первый шаг в разработке наноструктуры нуклеиновой кислоты - решить, как данная структура должна быть представлена ​​конкретным расположением цепей нуклеиновой кислоты. На этом этапе проектирования определяется вторичная структура или положения пар оснований, которые удерживают отдельные пряди вместе в желаемой форме. [23] Было продемонстрировано несколько подходов:

  • Строения из плитки. Этот подход разбивает целевую структуру на более мелкие единицы с сильным связыванием между нитями, содержащимися в каждой единице, и более слабым взаимодействием между единицами. Он часто используется для создания периодических решеток, но также может использоваться для реализации алгоритмической самосборки, что делает их платформой для вычислений ДНК . Это была доминирующая стратегия дизайна, используемая с середины 1990-х до середины 2000-х, когда была разработана методология ДНК-оригами. [23] [80]
  • Складные конструкции. Альтернативой подходу на основе плитки, подходы складывания делают наноструктуру из одной длинной нити, которая может иметь заданную последовательность, которая складывается из-за ее взаимодействия с самим собой, или она может быть сложена в желаемую форму с помощью более коротких скоб "пряди. Этот последний метод называется ДНК-оригами , он позволяет формировать двумерные и трехмерные формы в наномасштабе (см. Раздел «Дискретные структуры» выше). [27] [30]
  • Динамическая сборка. Этот подход напрямую контролирует кинетику самосборки ДНК, определяя все промежуточные стадии в механизме реакции в дополнение к конечному продукту. Это делается с использованием исходных материалов, имеющих структуру шпильки ; затем они собираются в окончательную конформацию в каскадной реакции в определенном порядке (см. каскады смещения цепей ниже). Преимущество этого подхода состоит в том, что он действует изотермически при постоянной температуре. Это контрастирует с термодинамическими подходами, которые требуют термического отжига.шаг, на котором требуется изменение температуры для запуска сборки и содействия правильному формированию желаемой структуры. [27] [56]

Дизайн последовательности [ править ]

Основная статья: Дизайн нуклеиновой кислоты

После того, как любой из вышеперечисленных подходов используется для создания вторичной структуры целевого комплекса, необходимо разработать фактическую последовательность нуклеотидов, которая сформирует желаемую структуру. Дизайн нуклеиновой кислоты - это процесс присвоения определенной последовательности оснований нуклеиновой кислоты каждой из составляющих цепей структуры так, чтобы они ассоциировались в желаемую конформацию. Большинство методов имеют целью разработать последовательности так, чтобы целевая структура имела наименьшую энергию и, таким образом, была наиболее термодинамически выгодной, в то время как неправильно собранные структуры имели более высокие энергии и, таким образом, были нежелательны. Это делается либо с помощью простых, более быстрых эвристических методов, таких как минимизация симметрии последовательности , либо с использованием полного ближайшего соседа.термодинамическая модель, которая более точна, но медленнее и требует больших вычислений. Геометрические модели используются для изучения третичной структуры наноструктур и для гарантии того, что комплексы не чрезмерно деформированы . [79] [81]

Дизайн нуклеиновой кислоты преследует те же цели, что и дизайн белка . В обоих случаях последовательность мономеров предназначена для благоприятствования желаемой целевой структуре и неблагоприятного воздействия на другие структуры. Дизайн нуклеиновой кислоты имеет то преимущество, что он намного проще в вычислительном отношении, чем дизайн белка, потому что простых правил спаривания оснований достаточно для предсказания энергетической предпочтительности структуры, и не требуется подробная информация об общем трехмерном складывании структуры. Это позволяет использовать простые эвристические методы, дающие экспериментально устойчивые конструкции. Структуры нуклеиновых кислот менее универсальны, чем белки, по своей функции из-за повышенной способности белков складываться в сложные структуры и ограниченного химического разнообразия четырех нуклеотидов.по сравнению с двадцатью протеиногенными аминокислотами . [81]

Материалы и методы [ править ]

Методы гель-электрофореза , такие как этот анализ образования комплекса DX, используются для определения того, правильно ли формируются желаемые структуры. Каждая вертикальная полоса содержит серию полос, каждая из которых характерна для определенного промежуточного продукта реакции .

Последовательности цепей ДНК, составляющих целевую структуру, разрабатываются вычислительным способом с использованием программного обеспечения для молекулярного моделирования и термодинамического моделирования . [79] [81] Сами нуклеиновые кислоты затем синтезируются с использованием стандартных методов синтеза олигонуклеотидов , обычно автоматизированных в синтезаторе олигонуклеотидов , и цепи заказных последовательностей коммерчески доступны. [82] Нити могут быть очищены денатурирующим гель-электрофорезом, если необходимо, [83] и точные концентрации определены с помощью любого из нескольких методов количественного определения нуклеиновых кислот с использованиемультрафиолетовая спектроскопия поглощения . [84]

Полностью сформированные структуры-мишени можно проверить с помощью электрофореза в нативном геле, который дает информацию о размере и форме комплексов нуклеиновых кислот. Анализ сдвига электрофоретической подвижности может оценить, включает ли структура все желаемые цепи. [85] Флуоресцентное маркирование и резонансный перенос энергии Фёрстера (FRET) иногда используются для характеристики структуры комплексов. [86]

Структуры нуклеиновых кислот могут быть непосредственно отображены с помощью атомно-силовой микроскопии , которая хорошо подходит для протяженных двумерных структур, но менее полезна для дискретных трехмерных структур из-за взаимодействия наконечника микроскопа с хрупкой структурой нуклеиновой кислоты; В этом случае часто используются просвечивающая электронная микроскопия и криоэлектронная микроскопия . Протяженные трехмерные решетки проанализированы методом рентгеновской кристаллографии . [87] [88]

История [ править ]

Гравюра на дереве « Глубина» (на фото) М.К. Эшера, как сообщается, вдохновила Надриана Симана рассмотреть возможность использования трехмерных решеток ДНК для ориентации трудно кристаллизующихся молекул. Это привело к возникновению области нанотехнологий ДНК.

Концептуальные основы нанотехнологии ДНК были впервые заложены Надрианом Симаном в начале 1980-х годов. [89] Первоначальная мотивация Симана заключалась в создании трехмерной решетки ДНК для ориентации других больших молекул, что упростило бы их кристаллографическое исследование , устранив сложный процесс получения чистых кристаллов. Эта идея, как сообщается, пришла к нему в конце 1980 года, после того, как он осознал сходство между гравюрой на дереве « Глубина » М. С. Эшером и массивом шестиконечных соединений ДНК. [3] [90] В то время было известно несколько естественных разветвленных структур ДНК, в том числе вилка репликации ДНК и мобильныйХоллидея , но идея Симана заключалась в том, что неподвижные соединения нуклеиновых кислот могут быть созданы путем правильного конструирования последовательностей цепей для удаления симметрии в собранной молекуле, и что эти неподвижные соединения в принципе могут быть объединены в жесткие кристаллические решетки. Первая теоретическая статья, предлагающая эту схему, была опубликована в 1982 году, а первая экспериментальная демонстрация неподвижного соединения ДНК была опубликована в следующем году. [5] [27]

В 1991 году лаборатория Симана опубликовала отчет о синтезе куба из ДНК, первой синтетической трехмерной наноструктуры нуклеиновой кислоты, за что он получил премию Фейнмана в области нанотехнологий в 1995 году . Затем последовал усеченный октаэдр ДНК . Вскоре стало ясно, что эти структуры, многоугольные формы с гибкими стыками в качестве вершин , не были достаточно жесткими, чтобы образовывать протяженные трехмерные решетки. Симан разработал более жесткий структурный мотив двойного кроссовера (DX) , а в 1998 году в сотрудничестве с Эриком Уинфри опубликовал создание двумерных решеток из плиток DX. [3] [89] [91] Эти структуры на основе плиток имели то преимущество, что они обеспечивали возможность реализации ДНК-вычислений, что было продемонстрировано Уинфри и Полом Ротемундом в их статье 2004 года об алгоритмической самосборке конструкции прокладки Серпинского, и для которой они использовали метод Фейнмана 2006 года. Премия в области нанотехнологий. Ключевой вывод Winfree заключался в том, что плитки DX можно использовать как плитки Ванга , что означает, что их сборка может выполнять вычисления. [89] Синтез трехмерной решетки был наконец опубликован Симаном в 2009 году, почти через тридцать лет после того, как он намеревался его реализовать. [60]

Новые возможности для разработанных структур ДНК продолжали открываться на протяжении 2000-х годов. Первая наномашина ДНК - мотив, который изменяет свою структуру в ответ на ввод - была продемонстрирована в 1999 году Симаном. Усовершенствованная система, которая была первым устройством с нуклеиновой кислотой, в котором использовалось опосредованное зацеплением смещение цепи, была продемонстрирована Бернардом Юрке в следующем году. Следующим достижением было преобразование этого в механическое движение, и в 2004 и 2005 годах группы Симана, Найлза Пирса , Эндрю Турберфилда и Чэндэ Мао продемонстрировали несколько систем ДНК-ходоков . [42] Идея использования массивов ДНК для моделирования сборки других молекул, таких как наночастицы и белки, впервые предложенная Bruche Robinson и Seeman в 1987 г. [92], была продемонстрирована в 2002 г. Seeman, Kiehl et al. [93], а затем и многими другими группами.

В 2006 году Ротемунд впервые продемонстрировал метод ДНК-оригами для простого и надежного формирования свернутых структур ДНК произвольной формы. Ротемунд задумал этот метод как концептуально промежуточное звено между DX-решетками Симана, в которых использовалось много коротких цепей, и октаэдром ДНК Уильяма Ши , который состоял в основном из одной очень длинной цепочки. ДНК-оригами Ротемунда содержит длинную нить, сворачиванию которой помогают несколько коротких нитей. Этот метод позволил сформировать структуры гораздо большего размера, чем это было возможно ранее, и которые технически менее требовательны для проектирования и синтеза. [91] ДНК-оригами было прикрытием журнала Nature 15 марта 2006 г. [30] За исследованием Ротемунда, демонстрирующим двумерные структуры ДНК-оригами, последовала демонстрация твердого трехмерного ДНК-оригами Дугласом и др. в 2009 году [32], в то время как лаборатории Йоргена Кьемса и Яна продемонстрировали полые трехмерные структуры, состоящие из двухмерных граней. [60]

Первоначально нанотехнология ДНК была встречена с некоторым скептицизмом из-за необычного небиологического использования нуклеиновых кислот в качестве материалов для построения структур и выполнения вычислений, а также преобладания доказательств принципиальных экспериментов, которые расширили возможности этой области, но были далеки от реальных приложений. Статья Симана 1991 года о синтезе куба ДНК была отклонена журналом Science после того, как один рецензент похвалил ее оригинальность, а другой раскритиковал ее за отсутствие биологической значимости. [94] К началу 2010-х годов считалось, что область расширила свои возможности до такой степени, что начали реализовываться приложения для фундаментальных научных исследований, а практическое применение в медицине и других областях стало считаться возможным. [60] [95] Область выросла с очень небольшого числа активных лабораторий в 2001 году до, по крайней мере, 60 в 2010 году, что увеличило кадровый резерв и, следовательно, количество научных достижений в этой области за это десятилетие. [21]

См. Также [ править ]

  • Международное общество нанотехнологий, вычислений и инженерии
  • Сравнение программного обеспечения для моделирования нуклеиновых кислот
  • Молекулярные модели ДНК
  • Нанобиотехнологии

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Многогранники ДНК: Goodman, Russel P .; Schaap, Iwan AT; Тардин, CF; Erben, Christof M .; Берри, Ричард М .; Шмидт, CF; Турберфилд, Эндрю Дж. (9 декабря 2005 г.). «Быстрая хиральная сборка жестких строительных блоков ДНК для молекулярного нанопроизводства». Наука . 310 (5754): 1661–1665. Bibcode : 2005Sci ... 310.1661G . DOI : 10.1126 / science.1120367 . PMID  16339440 . S2CID  13678773 .
  2. ^ a b c Обзор: Мао, Чэндэ (декабрь 2004 г.). «Возникновение сложности: уроки ДНК» . PLOS Биология . 2 (12): 2036–2038. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0020431 . PMC 535573 . PMID 15597116 .  
  3. ^ a b c d e Обзор: Seeman, Nadrian C. (июнь 2004 г.). «Нанотехнологии и двойная спираль». Scientific American . 290 (6): 64–75. Bibcode : 2004SciAm.290f..64S . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0604-64 . PMID 15195395 . 
  4. ^ Фон: Пелеско, Джон А. (2007). Самосборка: наука о том, что соединяется воедино . Нью-Йорк: Chapman & Hall / CRC. стр. 5, 7. ISBN 978-1-58488-687-7.
  5. ^ a b c d e Обзор: Seeman, Nadrian C. (2010). «Наноматериалы на основе ДНК» . Ежегодный обзор биохимии . 79 : 65–87. DOI : 10.1146 / annurev-biochem-060308-102244 . PMC 3454582 . PMID 20222824 .  
  6. ^ Предпосылки: Лонг, Эрик К. (1996). «Основы нуклеиновых кислот». В Hecht, Sidney M (ред.). Биоорганическая химия: нуклеиновые кислоты . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 4–10. ISBN 978-0-19-508467-2.
  7. ^ Нанотехнология РНК: Chworos, Arkadiusz; Северкан, Исил; Койфман Алексей Юрьевич; Вейнкам, Патрик; Оруджев, Эмин; Hansma, Helen G .; Джегер, Люк (2004). «Создание программируемых головоломок с РНК». Наука . 306 (5704): 2068–2072. Bibcode : 2004Sci ... 306.2068C . DOI : 10.1126 / science.1104686 . PMID 15604402 . S2CID 9296608 .  
  8. ^ Нанотехнология РНК: Guo, Peixuan (2010). «Новое направление в нанотехнологиях РНК» . Природа Нанотехнологии . 5 (12): 833–842. Bibcode : 2010NatNa ... 5..833G . DOI : 10.1038 / nnano.2010.231 . PMC 3149862 . PMID 21102465 .  
  9. ^ a b c d Динамическая нанотехнология ДНК: Чжан, Д.Ю. Силиг, Г. (февраль 2011 г.). «Динамическая нанотехнология ДНК с использованием реакций замещения цепи». Химия природы . 3 (2): 103–113. Bibcode : 2011NatCh ... 3..103Z . DOI : 10.1038 / nchem.957 . PMID 21258382 . 
  10. ^ a b c d e Структурная нанотехнология ДНК: Seeman, Nadrian C. (ноябрь 2007 г.). «Обзор структурной нанотехнологии ДНК» . Молекулярная биотехнология . 37 (3): 246–257. DOI : 10.1007 / s12033-007-0059-4 . PMC 3479651 . PMID 17952671 .  
  11. ^ Динамическая нанотехнология ДНК: Lu, Y .; Лю Дж. (Декабрь 2006 г.). «Функциональная нанотехнология ДНК: новые области применения ДНКзимов и аптамеров». Текущее мнение в области биотехнологии . 17 (6): 580–588. DOI : 10.1016 / j.copbio.2006.10.004 . PMID 17056247 . 
  12. ^ Моделирование структур ДНК: Doye JPK, Ouldridge TE, Louis AA, Romano F, Šulc P, Matek C, Snodin S, Rovigatti L, Schreck JS, Harrison RM, Smith WPJ (2013). «Крупнозернистая ДНК для моделирования нанотехнологий ДНК». Физическая химия Химическая физика . 15 (47): 20395–20414. arXiv : 1308,3843 . DOI : 10.1039 / C3CP53545B .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  13. ↑ Другие массивы: Strong, Michael (март 2004 г.). «Белковые наномашины» . PLOS Биология . 2 (3): e73. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0020073 . PMC 368168 . PMID 15024422 .  
  14. ^ Ян, H .; Парк, Ш; Финкельштейн, G .; Рейф, JH; Лабин, TH (26 сентября 2003 г.). "ДНК-шаблонная самосборка белковых массивов и высокопроводящих нанопроволок". Наука . 301 (5641): 1882–1884. Bibcode : 2003Sci ... 301.1882Y . DOI : 10.1126 / science.1089389 . PMID 14512621 . S2CID 137635908 .  
  15. ^ a b Алгоритмическая самосборка: Rothemund, Paul WK; Пападакис, Ник; Уинфри, Эрик (декабрь 2004 г.). «Алгоритмическая самосборка треугольников Серпинского ДНК» . PLOS Биология . 2 (12): 2041–2053. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0020424 . PMC 534809 . PMID 15583715 .  
  16. ^ Массивы DX: Winfree, Erik; Лю, Фуронг; Венцлер, Лиза А .; Симан, Надриан К. (6 августа 1998 г.). «Конструирование и самосборка двумерных кристаллов ДНК». Природа . 394 (6693): 529–544. Bibcode : 1998Natur.394..539W . DOI : 10,1038 / 28998 . PMID 9707114 . S2CID 4385579 .  
  17. ^ Массивы DX: Лю, Фуронг; Ша, Руоцзе; Симан, Надриан К. (10 февраля 1999 г.). «Изменение поверхностных характеристик двумерных кристаллов ДНК». Журнал Американского химического общества . 121 (5): 917–922. DOI : 10.1021 / ja982824a .
  18. ^ Другие массивы: Мао, Чэндэ; Солнце, Вэйцюн; Симан, Надриан К. (16 июня 1999 г.). «Разработаны двумерные массивы соединений Холлидея ДНК, визуализированные с помощью атомно-силовой микроскопии». Журнал Американского химического общества . 121 (23): 5437–5443. DOI : 10.1021 / ja9900398 .
  19. ^ Другие массивы: Константину, Памела Э .; Ван, Тонг; Копач, Йенс; Израиль, Лиза Б .; Чжан, Сяопин; Дин, Баоцюань; Шерман, Уильям Б .; Ван, Син; Чжэн, Цзяньпин; Ша, Руоцзе; Симан, Надриан К. (21 сентября 2006 г.). «Двойная когезия в структурной нанотехнологии ДНК» . Органическая и биомолекулярная химия . 4 (18): 3414–3419. DOI : 10.1039 / b605212f . PMC 3491902 . PMID 17036134 .  
  20. ^ Другие массивы: Матьё, Фредерик; Ляо, Доставка; Копач, Йенс; Ван, Тонг; Мао, Чэндэ; Симан, Надриан К. (апрель 2005 г.). «Пучки из шести спиралей, созданные из ДНК» . Нано-буквы . 5 (4): 661–665. Bibcode : 2005NanoL ... 5..661M . DOI : 10.1021 / nl050084f . PMC 3464188 . PMID 15826105 .  
  21. ^ a b c История: Симан, Надриан (9 июня 2010 г.). «Структурная нанотехнология ДНК: растет вместе с нано-буквами» . Нано-буквы . 10 (6): 1971–1978. Bibcode : 2010NanoL..10.1971S . DOI : 10.1021 / nl101262u . PMC 2901229 . PMID 20486672 .  
  22. ^ Алгоритмическая самосборка: Barish, Robert D .; Ротемунд, Пол В.К .; Уинфри, Эрик (декабрь 2005 г.). «Два вычислительных примитива для алгоритмической самосборки: копирование и счет». Нано-буквы . 5 (12): 2586–2592. Bibcode : 2005NanoL ... 5.2586B . CiteSeerX 10.1.1.155.676 . DOI : 10.1021 / nl052038l . PMID 16351220 .  
  23. ^ a b c d Дизайн: Feldkamp, ​​U .; Нимейер, CM (13 марта 2006 г.). «Рациональный дизайн наноархитектур ДНК». Angewandte Chemie International Edition . 45 (12): 1856–1876. DOI : 10.1002 / anie.200502358 . PMID 16470892 . 
  24. ^ ДНК-нанотрубки: Rothemund, Paul WK; Экани-Нкодо, Аксель; Пападакис, Ник; Кумар, Ашиш; Файгенсон, Дебора Кучнир; Уинфри, Эрик (22 декабря 2004 г.). «Дизайн и характеристика программируемых нанотрубок ДНК» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 126 (50): 16344–16352. DOI : 10.1021 / ja044319l . PMID 15600335 .  
  25. ^ ДНК-нанотрубки: Инь, П .; Хариади, РФ; Sahu, S .; Чой, HMT; Парк, Ш; Лавин, штат TH; Рейф, JH (8 августа 2008 г.). «Программирование окружностей трубок ДНК» (PDF) . Наука . 321 (5890): 824–826. Bibcode : 2008Sci ... 321..824Y . DOI : 10.1126 / science.1157312 . PMID 18687961 . S2CID 12100380 .   
  26. ^ Трехмерные массивы: Чжэн, Цзяньпин; Birktoft, Jens J .; Чен, Йи; Ван, Тонг; Ша, Руоцзе; Константину, Памела Э .; Ginell, Stephan L .; Мао, Чэндэ; Симан, Надриан К. (3 сентября 2009 г.). «От молекулярного к макроскопическому за счет рациональной конструкции самособирающегося трехмерного кристалла ДНК» . Природа . 461 (7260): 74–77. Bibcode : 2009Natur.461 ... 74Z . DOI : 10,1038 / природа08274 . PMC 2764300 . PMID 19727196 .  
  27. ^ a b c d e f g h i Обзор: Pinheiro, AV; Рука.; Ши, ВМ; Ян, Х. (декабрь 2011 г.). «Вызовы и возможности структурной нанотехнологии ДНК» . Природа Нанотехнологии . 6 (12): 763–772. Bibcode : 2011NatNa ... 6..763P . DOI : 10.1038 / nnano.2011.187 . PMC 3334823 . PMID 22056726 .  
  28. ^ Многогранники ДНК: Чжан, Ювэнь; Симан, Надриан К. (1 марта 1994 г.). «Построение ДНК-усеченного октаэдра». Журнал Американского химического общества . 116 (5): 1661–1669. DOI : 10.1021 / ja00084a006 .
  29. ^ Многогранники ДНК: Ши, Уильям М .; Quispe, Joel D .; Джойс, Джеральд Ф. (12 февраля 2004 г.). «Одноцепочечная ДНК длиной 1,7 килобаз, которая складывается в наноразмерный октаэдр». Природа . 427 (6975): 618–621. Bibcode : 2004Natur.427..618S . DOI : 10,1038 / природа02307 . PMID 14961116 . S2CID 4419579 .  
  30. ^ a b c ДНК-оригами: Ротемунд, Пол В.К. (16 марта 2006 г.). «Складывание ДНК для создания наноразмерных форм и узоров» (PDF) . Природа . 440 (7082): 297–302. Bibcode : 2006Natur.440..297R . DOI : 10,1038 / природа04586 . PMID 16541064 . S2CID 4316391 .   
  31. ↑ Тихомиров, Григорий; Петерсен, Филипп; Цянь, Лулу (декабрь 2017 г.). "Фрактальная сборка массивов ДНК оригами микрометрового размера с произвольными узорами" (PDF) . Природа . 552 (7683): ​​67–71. Bibcode : 2017Natur.552 ... 67T . DOI : 10.1038 / nature24655 . ISSN 1476-4687 . PMID 29219965 . S2CID 4455780 .    
  32. ^ a b ДНК-оригами: Дуглас, Шон М .; Дитц, Хендрик; Лидл, Тим; Хёгберг, Бьёрн; Граф, Франциска; Ши, Уильям М. (21 мая 2009 г.). «Самосборка ДНК в наноразмерные трехмерные формы» . Природа . 459 (7245): 414–418. Bibcode : 2009Natur.459..414D . DOI : 10,1038 / природа08016 . PMC 2688462 . PMID 19458720 .  
  33. ^ a b Ящики для ДНК: Andersen, Ebbe S .; Донг, Миндон; Nielsen, Morten M .; Ян, Каспер; Субрамани, Рамеш; Мамдух, Ваэль; Голас, Моника М .; Сандер, Бьорн; и другие. (7 мая 2009 г.). «Самостоятельная сборка наноразмерного бокса ДНК с управляемой крышкой». Природа . 459 (7243): 73–76. Bibcode : 2009Natur.459 ... 73А . DOI : 10,1038 / природа07971 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-0010-9363-9 . PMID 19424153 . S2CID 4430815 .  
  34. ↑ Ящики с ДНК: Кэ, Юнган; Шарма, Джасвиндер; Лю, Минхуэй; Ян, Каспер; Лю, Ян; Янь, Хао (10 июня 2009 г.). «Каркасное ДНК-оригами из молекулярного контейнера ДНК-тетраэдра». Нано-буквы . 9 (6): 2445–2447. Bibcode : 2009NanoL ... 9.2445K . DOI : 10.1021 / nl901165f . PMID 19419184 . 
  35. ^ Обзор: Endo, M .; Сугияма, Х. (12 октября 2009 г.). «Химические подходы к нанотехнологиям ДНК». ChemBioChem . 10 (15): 2420–2443. DOI : 10.1002 / cbic.200900286 . PMID 19714700 . S2CID 205554125 .  
  36. ^ Наноархитектура: Чжэн, Цзивэнь; Константину, Памела Э .; Майкл, Кристина; Аливисатос, А. Пол; Kiehl, Ричард А .; Симан Надриан К. (июль 2006 г.). «Двумерные массивы наночастиц демонстрируют организационную силу устойчивых мотивов ДНК» . Нано-буквы . 6 (7): 1502–1504. Bibcode : 2006NanoL ... 6.1502Z . DOI : 10.1021 / nl060994c . PMC 3465979 . PMID 16834438 .  
  37. ^ Наноархитектура: Парк, Сунг Ха; Пистолет Константин; Ан, Санг Юнг; Рейф, Джон Х .; Lebeck, Alvin R .; Дуайер, Крис; Лабин, Томас Х. (октябрь 2006 г.). «Полностью адресуемые решетки фрагментов ДНК конечного размера, сформированные с помощью процедур иерархической сборки» . Angewandte Chemie . 118 (40): 749–753. DOI : 10.1002 / ange.200690141 . PMID 16374784 . 
  38. ^ Наноархитектура: Коэн, Джастин Д.; Садовски, Джон П .; Дерван, Питер Б. (22 октября 2007 г.). «Обращение к одиночным молекулам на наноструктурах ДНК» (PDF) . Angewandte Chemie International Edition . 46 (42): 7956–7959. DOI : 10.1002 / anie.200702767 . PMID 17763481 .  
  39. ^ Наноархитектура: Мауне, Харим Т .; Хан, Си-Пин; Бариш, Роберт Д.; Бократ, Марк; Годдард III, Уильям А .; Ротемунд, Пол В.К .; Уинфри, Эрик (январь 2009 г.). «Самосборка углеродных нанотрубок в двумерную геометрию с использованием шаблонов ДНК оригами» (PDF) . Природа Нанотехнологии . 5 (1): 61–66. Bibcode : 2010NatNa ... 5 ... 61M . DOI : 10.1038 / nnano.2009.311 . PMID 19898497 .  
  40. ^ Наноархитектура: Лю, Дж .; Geng, Y .; Фунт, E .; Gyawali, S .; Эштон, младший; Hickey, J .; Вулли, штат АТ; Харб, Дж. Н. (22 марта 2011 г.). «Металлизация разветвленных ДНК-оригами для изготовления наноэлектронных схем». САУ Нано . 5 (3): 2240–2247. DOI : 10.1021 / nn1035075 . PMID 21323323 . 
  41. ^ Наноархитектура: Deng, Z .; Мао, К. (6 августа 2004 г.). «Молекулярная литография с наноструктурами ДНК». Angewandte Chemie International Edition . 43 (31): 4068–4070. DOI : 10.1002 / anie.200460257 . PMID 15300697 . 
  42. ^ a b c d ДНК-машины: Бат, Джонатан; Турберфилд, Эндрю Дж. (Май 2007 г.). «ДНК-наномашины». Природа Нанотехнологии . 2 (5): 275–284. Bibcode : 2007NatNa ... 2..275B . DOI : 10.1038 / nnano.2007.104 . PMID 18654284 . 
  43. ^ Машины ДНК: Мао, Чэндэ; Солнце, Вэйцюн; Шен, Чжиюн; Симан, Надриан К. (14 января 1999 г.). «Наномеханическое устройство ДНК на основе перехода BZ». Природа . 397 (6715): 144–146. Bibcode : 1999Natur.397..144M . DOI : 10.1038 / 16437 . PMID 9923675 . S2CID 4406177 .  
  44. ^ Машины ДНК: Юрке, Бернард; Турберфилд, Эндрю Дж .; Миллс, Аллен П., младший; Зиммель, Фридрих С .; Нойман, Дженнифер Л. (10 августа 2000 г.). «Молекулярная машина на основе ДНК, сделанная из ДНК». Природа . 406 (6796): 605–609. Bibcode : 2000Natur.406..605Y . DOI : 10.1038 / 35020524 . PMID 10949296 . S2CID 2064216 .  CS1 maint: uses authors parameter (link)
  45. ^ Машины ДНК: Янь, Хао; Чжан, Сяопин; Шен, Чжиюн; Симан, Надриан К. (3 января 2002 г.). «Надежное механическое устройство ДНК, управляемое топологией гибридизации». Природа . 415 (6867): 62–65. Bibcode : 2002Natur.415 ... 62Y . DOI : 10.1038 / 415062a . PMID 11780115 . S2CID 52801697 .  
  46. ^ Машины ДНК: Feng, L .; Парк, Ш; Рейф, JH; Ян, Х. (22 сентября 2003 г.). «Решетка ДНК с двумя состояниями, переключаемая наноактуатором ДНК». Angewandte Chemie . 115 (36): 4478–4482. DOI : 10.1002 / ange.200351818 . PMID 14502706 . 
  47. ^ Машины ДНК: Goodman, RP; Heilemann, M .; Doose, SR; Эрбен, СМ; Капанидис, АН; Турберфилд, AJ (февраль 2008 г.). «Реконфигурируемые, скрепленные, трехмерные наноструктуры ДНК». Природа Нанотехнологии . 3 (2): 93–96. Bibcode : 2008NatNa ... 3 ... 93G . DOI : 10.1038 / nnano.2008.3 . PMID 18654468 . 
  48. ^ Приложения: Дуглас, Шон М .; Бачелет, Идо; Церковь, Джордж М. (17 февраля 2012 г.). «Наноробот с логическим управлением для целенаправленной транспортировки молекулярных полезных нагрузок». Наука . 335 (6070): 831–834. Bibcode : 2012Sci ... 335..831D . DOI : 10.1126 / science.1214081 . PMID 22344439 . S2CID 9866509 .  
  49. ↑ ДНК-ходоки: Шин, Чон-Шик; Пирс, Найлз А. (8 сентября 2004 г.). «Синтетический ДНК-ходок для молекулярного транспорта» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 126 (35): 10834–10835. DOI : 10.1021 / ja047543j . PMID 15339155 .  
  50. ^ ДНК-ходоки: Шерман, Уильям Б.; Симан, Надриан К. (июль 2004 г.). «Точно управляемое устройство для ходьбы на двух ногах по ДНК». Нано-буквы . 4 (7): 1203–1207. Bibcode : 2004NanoL ... 4.1203S . DOI : 10.1021 / nl049527q .
  51. ^ ДНК-ходоки: Тиан, Е; Эй ты; Чен, Йи; Инь, Пэн; Мао, Чэндэ (11 июля 2005 г.). «ДНКзим, который процессивно и автономно движется по одномерному треку». Angewandte Chemie . 117 (28): 4429–4432. DOI : 10.1002 / ange.200500703 .
  52. ↑ ДНК-ходоки: Бат, Джонатан; Грин, Саймон Дж .; Турберфилд, Эндрю Дж. (11 июля 2005 г.). «Свободно работающий мотор ДНК, работающий от никелирующего фермента». Angewandte Chemie International Edition . 44 (28): 4358–4361. DOI : 10.1002 / anie.200501262 . PMID 15959864 . 
  53. ^ Функциональные ходоки ДНК: Лунд, Кайл; Манзо, Энтони Дж .; Дабби, Надин; Микелотти, Николь; Джонсон-Бак, Александр; Нангрив, Жанетт; Тейлор, Стивен; Пей, Ренджун; Стоянович, Милан Н .; Вальтер, Нильс Дж .; Уинфри, Эрик; Янь, Хао (13 мая 2010 г.). «Молекулярные роботы, ориентирующиеся на предписывающий ландшафт» . Природа . 465 (7295): 206–210. Bibcode : 2010Natur.465..206L . DOI : 10.1038 / природа09012 . PMC 2907518 . PMID 20463735 .  
  54. ^ Функциональные ходоки ДНК: He, Yu; Лю, Дэвид Р. (ноябрь 2010 г.). «Автономный многоступенчатый органический синтез в едином изотермическом растворе при посредничестве ДНК-ходунка» . Природа Нанотехнологии . 5 (11): 778–782. Bibcode : 2010NatNa ... 5..778H . DOI : 10.1038 / nnano.2010.190 . PMC 2974042 . PMID 20935654 .  
  55. ^ Пан, J; Ли, Ф; Ча, ТГ; Чен, Н; Цой, JH (2015). «Недавний прогресс в разработке ходунков на основе ДНК». Текущее мнение в области биотехнологии . 34 : 56–64. DOI : 10.1016 / j.copbio.2014.11.017 . PMID 25498478 . 
  56. ^ a b c Кинетическая сборка: Инь, Пэн; Чой, Гарри MT; Calvert, Colby R .; Пирс, Найлз А. (17 января 2008 г.). «Программирование биомолекулярных путей самосборки» (PDF) . Природа . 451 (7176): 318–322. Bibcode : 2008Natur.451..318Y . DOI : 10,1038 / природа06451 . PMID 18202654 . S2CID 4354536 .   
  57. ^ Нечеткие и логические логические элементы на основе ДНК: Zadegan, RM; Джепсен, MDE; Hildebrandt, LL; Биркедал, В .; Кьемс, младший (2015). «Построение нечетких логических вентилей на основе ДНК». Маленький . 11 (15): 1811–7. DOI : 10.1002 / smll.201402755 . PMID 25565140 . 
  58. ^ Каскады смещения прядей: Seelig, G .; Соловейчик, Д .; Zhang, DY; Уинфри, Э. (8 декабря 2006 г.). «Бескерментные логические схемы нуклеиновых кислот» (PDF) . Наука . 314 (5805): 1585–1588. Bibcode : 2006Sci ... 314.1585S . DOI : 10.1126 / science.1132493 . PMID 17158324 . S2CID 10966324 .   
  59. ^ Каскады вытеснения прядей: Цянь, Лулу; Уинфри, Эрик (3 июня 2011 г.). «Масштабирование вычислений цифровых схем с помощью каскадов смещения нити ДНК». Наука . 332 (6034): 1196–1201. Bibcode : 2011Sci ... 332.1196Q . DOI : 10.1126 / science.1200520 . PMID 21636773 . S2CID 10053541 .  
  60. ^ a b c d e История / приложения: Сервис, Роберт Ф. (3 июня 2011 г.). «ДНК-нанотехнология растет». Наука . 332 (6034): 1140–1143. Bibcode : 2011Sci ... 332.1140S . DOI : 10.1126 / science.332.6034.1140 . PMID 21636754 . 
  61. ^ Приложения: Ритман, Эдвард А. (2001). Молекулярная инженерия наносистем . Springer. С. 209–212. ISBN 978-0-387-98988-4. Проверено 17 апреля 2011 года .
  62. ^ М. Задеган, Реза; и другие. (2012). «Конструирование переключаемого 3D-блока ДНК оригами из 4 зептолитров». САУ Нано . 6 (11): 10050–10053. DOI : 10.1021 / nn303767b . PMID 23030709 . 
  63. ^ Приложения: Юнгманн, Ральф; Реннер, Стефан; Зиммель, Фридрих К. (март 2008 г.). «От ДНК-нанотехнологий к синтетической биологии» . Журнал HFSP . 2 (2): 99–109. DOI : 10.2976 / 1.2896331 . PMC 2645571 . PMID 19404476 .  
  64. ^ Ловы, Ховард (5 июля 2011). «Клетки ДНК могут высвобождать лекарства внутри клеток» . fiercedrugdelivery.com . Проверено 22 сентября 2013 года .
  65. ^ Уолш, Энтони; Инь, Хай; Эрбен, Кристоф; Вуд, Мэтью; Турберфилд, Эндрю (2011). «Доставка ДНК-клетки в клетки млекопитающих». САУ Нано . 5 (7): 5427–5432. DOI : 10.1021 / nn2005574 . PMID 21696187 . 
  66. ^ Trafton, Энн (4 июня 2012). «Исследователи добиваются РНК-интерференции в более легком корпусе» . MIT News . Проверено 22 сентября 2013 года .
  67. ^ Ли, Hyukjin; Литтон-Жан, Эбигейл; Чен, Йи; С любовью, Кевин; Парк, Анджела; Карагианнис, Эммануил; Сегал, Альфика; Querbes, Уильям; и другие. (2012). «Молекулярно самоорганизующиеся наночастицы нуклеиновой кислоты для направленной доставки миРНК in vivo» . Природа Нанотехнологии . 7 (6): 389–393. Bibcode : 2012NatNa ... 7..389L . DOI : 10.1038 / NNANO.2012.73 . PMC 3898745 . PMID 22659608 .  
  68. ^ Ким, Кён-Ран; Ким, Да-Рэй; Ли, Тэмин; Йи, Джи Ён; Ким, Бён Су; Квон, Ик Чан; Ан, Даэ-Ро (2013). «Доставка лекарств с помощью самособирающегося тетраэдра ДНК для преодоления лекарственной устойчивости в клетках рака груди». Химические коммуникации . 49 (20): 2010–2. DOI : 10.1039 / c3cc38693g . ISSN 1359-7345 . PMID 23380739 .  
  69. ^ Сундах, Ной Р .; Хо, Николас Р.Я .; Лим, Геок Сун; Наталья, Аугиния; Дин, Сяньгуан; Лю, Ю; Сит, Джу И; Чан, Чинг Ван; Ло, Цзе Пинг; Шао, Хуэйлинь (2019). «Наноструктуры ДНК со штрих-кодом для мультиплексного профилирования субклеточного распределения белков». Природа Биомедицинская инженерия . 3 (9): 684–694. DOI : 10.1038 / s41551-019-0417-0 . PMID 31285580 . S2CID 195825879 .  
  70. ^ Ионные каналы ДНК: Langecker, M; Арнаут, V; Мартин, Т.Г.; Список, Дж; Реннер, S; Майер, М; Dietz, H; Зиммель, ФК (16 ноября 2012 г.). «Синтетические липидные мембранные каналы, образованные разработанными наноструктурами ДНК» . Наука . 338 (6109): 932–936. Bibcode : 2012Sci ... 338..932L . DOI : 10.1126 / science.1225624 . PMC 3716461 . PMID 23161995 .  
  71. ^ a b ионные каналы ДНК: Göpfrich, K; Li, CY; Мамес, я; Bhamidimarri, SP; Ricci, M; Ю, Дж; Мамес, А; Оманн, А; Винтерхальтер, М. Stulz, E; Аксиментьев А; Keyser, UF (13 июля 2016 г.). «Ионные каналы, сделанные из одинарного мембранного дуплекса ДНК» . Нано-буквы . 16 (7): 4665–4669. Bibcode : 2016NanoL..16.4665G . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.6b02039 . PMC 4948918 . PMID 27324157 .  
  72. ^ Ионные каналы ДНК: Burns, JR; Stulz, E; Ховорка, С (12 июня 2013 г.). «Самособирающиеся нанопоры ДНК, которые покрывают липидные бислои». Нано-буквы . 13 (6): 2351–2356. Bibcode : 2013NanoL..13.2351B . CiteSeerX 10.1.1.659.7660 . DOI : 10.1021 / nl304147f . PMID 23611515 .  
  73. ^ Ионные каналы ДНК: Burns, JR; Göpfrich, K; Вуд, JW; Thacker, VV; Stulz, E; Keyser, UF; Ховорка, С (11 ноября 2013 г.). «Липидно-бислойные нанопоры ДНК с бифункциональным порфириновым якорем» . Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 52 (46): 12069–12072. DOI : 10.1002 / anie.201305765 . PMC 4016739 . PMID 24014236 .  
  74. ^ Ионные каналы ДНК: Seifert, A; Göpfrich, K; Бернс, младший; Фертиг, Н; Keyser, UF; Ховорка, С (24 февраля 2015 г.). «Двухслойные нанопоры ДНК с переключением напряжения между открытым и закрытым состоянием» . САУ Нано . 9 (2): 1117–1126. DOI : 10.1021 / nn5039433 . PMC 4508203 . PMID 25338165 .  
  75. ^ Ионные каналы ДНК: Гепфрих, Керстин; Зеттл, Томас; Мейеринг, Анна EC; Эрнандес-Айнса, Сильвия; Коджабей, Самет; Лидл, Тим; Кейзер, Ульрих Ф. (8 апреля 2015 г.). «Структуры ДНК-плитки индуцируют ионные токи через липидные мембраны» . Нано-буквы . 15 (5): 3134–3138. Bibcode : 2015NanoL..15.3134G . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.5b00189 . PMID 25816075 . 
  76. ^ Ионные каналы ДНК: Бернс, Джонатан Р .; Зейферт, Астрид; Фертиг, Нильс; Ховорка, Стефан (11 января 2016 г.). «Биомиметический канал на основе ДНК для лиганд-контролируемого транспорта заряженных молекулярных грузов через биологическую мембрану» (PDF) . Природа Нанотехнологии . 11 (2): 152–156. Bibcode : 2016NatNa..11..152B . DOI : 10.1038 / nnano.2015.279 . PMID 26751170 .  
  77. ^ Ионные каналы ДНК: Гепфрих, Керстин; Ли, Чен-Ю; Риччи, Мария; Бхамидимарри, Сатья Пратйуша; Ю, Чеджун; Гьенес, Берталан; Оманн, Александр; Винтерхальтер, Матиас; Аксиментьев Алексей; Кейзер, Ульрих Ф. (23 августа 2016 г.). «Трансмембранный порин с большой проводимостью, сделанный из ДНК оригами» . САУ Нано . 10 (9): 8207–8214. DOI : 10.1021 / acsnano.6b03759 . PMC 5043419 . PMID 27504755 .  
  78. ^ ДНК-скрамблаз: Оманн, Александр; Ли, Чен-Ю; Маффео, Кристофер; Аль-Нахас, Карим; Baumann, Kevin N .; Гепфрих, Керстин; Ю, Чеджун; Кейзер, Ульрих Ф .; Аксиментьев, Алексей (21 июня 2018 г.). «Синтетический фермент, построенный из ДНК, переворачивает 10 7 липидов в секунду в биологических мембранах» . Nature Communications . 9 (1): 2426. Bibcode : 2018NatCo ... 9.2426O . DOI : 10.1038 / s41467-018-04821-5 . PMC 6013447 . PMID 29930243 .  
  79. ^ a b c Дизайн: Бреннеман, Арвен; Кондон, Энн (25 сентября 2002 г.). «Конструкция нитей для биомолекулярных вычислений». Теоретическая информатика . 287 : 39–58. DOI : 10.1016 / S0304-3975 (02) 00135-4 .
  80. ^ Обзор: Линь, Чэньсян; Лю, Ян; Ринкер, Шерри; Янь, Хао (11 августа 2006 г.). «Самосборка на основе плитки ДНК: построение сложных наноархитектур». ХимФисХим . 7 (8): 1641–1647. DOI : 10.1002 / cphc.200600260 . PMID 16832805 . 
  81. ^ a b c Дизайн: Dirks, Robert M .; Лин, Майло; Уинфри, Эрик; Пирс, Найлз А. (15 февраля 2004 г.). «Парадигмы компьютерного дизайна нуклеиновых кислот» . Исследования нуклеиновых кислот . 32 (4): 1392–1403. DOI : 10.1093 / NAR / gkh291 . PMC 390280 . PMID 14990744 .  
  82. ^ Методы: Ellington, A .; Поллард, JD (1 мая 2001 г.). Синтез и очистка олигонуклеотидов . Текущие протоколы в молекулярной биологии . Глава 2. С. 2.11.1–2.11.25. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb0211s42 . ISBN 978-0471142720. PMID  18265179 . S2CID  205152989 .
  83. ^ Методы: Ellington, A .; Поллард, JD (1 мая 2001 г.). Очистка олигонуклеотидов с помощью денатурирующего электрофореза в полиакриламидном геле . Текущие протоколы в молекулярной биологии . Глава 2. С. Unit2.12. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb0212s42 . ISBN 978-0471142720. PMID  18265180 . S2CID  27187583 .
  84. ^ Методы: Gallagher, SR; Дежарден, П. (1 июля 2011 г.). «Количественное определение нуклеиновых кислот и белков». Текущие протоколы Основные лабораторные методы . DOI : 10.1002 / 9780470089941.et0202s5 . ISBN 978-0470089934. S2CID  94329398 .
  85. ^ Методы: Chory, J .; Поллард, JD (1 мая 2001 г.). Разделение малых фрагментов ДНК обычным гель-электрофорезом . Текущие протоколы в молекулярной биологии . Глава 2. С. Unit2.7. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb0207s47 . ISBN 978-0471142720. PMID  18265187 . S2CID  43406338 .
  86. ^ Методы: Уолтер, Н.Г. (1 февраля 2003 г.). «Исследование структурной динамики и функции РНК с помощью флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET)». Текущие протоколы в химии нуклеиновых кислот . Текущие протоколы в химии нуклеиновых кислот . Глава 11. С. 11.10.1–11.10.23. DOI : 10.1002 / 0471142700.nc1110s11 . ISBN 978-0471142706. PMID  18428904 .
  87. ^ Методы: Lin, C .; Ключ.; Chhabra, R .; Sharma, J .; Liu, Y .; Ян, Х. (2011). «Синтез и характеристика самоорганизующихся наноструктур ДНК». In Zuccheri, G .; Самори, Б. (ред.). ДНК-нанотехнологии: методы и протоколы . Методы молекулярной биологии. 749 . С. 1–11. DOI : 10.1007 / 978-1-61779-142-0_1 . ISBN 978-1-61779-141-3. PMID  21674361 .
  88. ^ Методы: Блумфилд, Виктор А .; Crothers, Donald M .; Тиноко младший, Игнасио (2000). Нуклеиновые кислоты: строение, свойства и функции . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. С. 84–86, 396–407. ISBN 978-0-935702-49-1.
  89. ^ a b c История: Пелеско, Джон А. (2007). Самосборка: наука о том, что соединяется воедино . Нью-Йорк: Chapman & Hall / CRC. стр. 201, 242, 259. ISBN 978-1-58488-687-7.
  90. ^ История: см. «Текущий протокол кристаллизации» . Надриан Симан Лаборатория.для постановки задачи и «ДНК-клетки, содержащие ориентированных гостей» . Лаборатория Надриана Симана. для предлагаемого решения.
  91. ^ a b ДНК-оригами: Ротемунд, Пол В.К. (2006). «Каркасное ДНК-оригами: от обобщенных мультиперекрестков до полигональных сетей». Ин Чен, Джунхуэй; Йоноска, Наташа; Розенберг, Гжегож (ред.). Нанотехнологии: наука и вычисления . Серия Natural Computing. Нью-Йорк: Спрингер. С. 3–21. CiteSeerX 10.1.1.144.1380 . DOI : 10.1007 / 3-540-30296-4_1 . ISBN  978-3-540-30295-7.
  92. ^ Наноархитектура: Робинсон, Брюш Х .; Симан, Надриан К. (август 1987 г.). «Дизайн биочипа: самособирающееся устройство памяти молекулярного масштаба». Белковая инженерия . 1 (4): 295–300. DOI : 10,1093 / белок / 1.4.295 . PMID 3508280 . 
  93. ^ Наноархитектура: Сяо, Шоуцзюнь; Лю, Фуронг; Rosen, Abbey E .; Hainfeld, Джеймс Ф .; Seeman, Nadrian C .; Musier-Forsyth, Karin; Киль, Ричард А. (август 2002 г.). «Самосборка массивов металлических наночастиц с помощью каркасов ДНК». Журнал исследований наночастиц . 4 (4): 313–317. Bibcode : 2002JNR ..... 4..313X . DOI : 10,1023 / A: 1021145208328 . S2CID 2257083 . 
  94. ^ https://science.sciencemag.org/content/332/6034/1140
  95. ^ История: Хопкин, Карен (август 2011). «Профиль: трехмерный провидец» . Ученый . Архивировано из оригинального 10 -го октября 2011 года . Проверено 8 августа 2011 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

Общий:

  • Симан, Надриан К. (июнь 2004 г.). «Нанотехнологии и двойная спираль». Scientific American . 290 (6): 64–75. Bibcode : 2004SciAm.290f..64S . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0604-64 . PMID  15195395 .—Статья, написанная для мирян основоположником этого направления.
  • Симан, Надриан К. (9 июня 2010 г.). «Структурная нанотехнология ДНК: растет вместе с нано-буквами» . Нано-буквы . 10 (6): 1971–1978. Bibcode : 2010NanoL..10.1971S . DOI : 10.1021 / nl101262u . PMC  2901229 . PMID  20486672 .—Обзор результатов за период 2001–2010 гг.
  • Симан, Надриан К. (2010). «Наноматериалы на основе ДНК» . Ежегодный обзор биохимии . 79 : 65–87. DOI : 10.1146 / annurev-biochem-060308-102244 . PMC  3454582 . PMID  20222824 .—Более подробный обзор, включающий как старые, так и новые результаты в этой области.
  • Сервис, Роберт Ф. (3 июня 2011 г.). «ДНК-нанотехнология растет». Наука . 332 (6034): 1140–1143. Bibcode : 2011Sci ... 332.1140S . DOI : 10.1126 / science.332.6034.1140 . PMID  21636754 .и Сервис, РФ (2011). «Следующий шаг: ДНК-роботы?». Наука . 332 (6034): 1142. DOI : 10.1126 / science.332.6034.1142 . PMID 21636755 . . — Новостная статья, посвященная истории отрасли и разработке новых приложений.
  • Задеган, Реза М .; Нортон, Майкл Л. (июнь 2012 г.). «Структурная нанотехнология ДНК: от дизайна до приложений» . Int. J. Mol. Sci . 13 (6): 7149–7162. DOI : 10.3390 / ijms13067149 . PMC  3397516 . PMID  22837684 .—Самый недавний всеобъемлющий обзор в этой области

Конкретные подполя:

  • Бат, Джонатан; Турберфилд, Эндрю Дж. (5 мая 2007 г.). «ДНК-наномашины». Природа Нанотехнологии . 2 (5): 275–284. Bibcode : 2007NatNa ... 2..275B . DOI : 10.1038 / nnano.2007.104 . PMID  18654284 .—Обзор наномеханических устройств на основе нуклеиновых кислот.
  • Фельдкамп, Удо; Нимейер, Кристоф М. (13 марта 2006 г.). «Рациональный дизайн наноархитектур ДНК». Angewandte Chemie International Edition . 45 (12): 1856–76. DOI : 10.1002 / anie.200502358 . PMID  16470892 .—Обзор с точки зрения проектирования вторичной конструкции
  • Линь, Чэньсян; Лю, Ян; Ринкер, Шерри; Янь, Хао (11 августа 2006 г.). «Самосборка на основе плитки ДНК: построение сложных наноархитектур». ХимФисХим . 7 (8): 1641–1647. DOI : 10.1002 / cphc.200600260 . PMID  16832805 .- Мини-обзор, в котором особое внимание уделяется сборке на основе плитки.
  • Чжан, Дэвид Ю; Силиг, Георг (февраль 2011 г.). «Динамическая нанотехнология ДНК с использованием реакций замещения цепи». Химия природы . 3 (2): 103–113. Bibcode : 2011NatCh ... 3..103Z . DOI : 10.1038 / nchem.957 . PMID  21258382 .—Обзор систем ДНК, использующих механизмы смещения цепи.

Внешние ссылки [ править ]

  • Что такое бионанотехнология? —Видео-введение в ДНК-нанотехнологии