Three dimensional structure of the DNA packaging nanomotor of bacterial virus phi29 that contains six RNA molecules. During replication, bacterial virus phi29 uses a nanomotor to package its genomic DNA into a preformed protein shell. The figure shows the three dimensional structure of the DNA packaging motor, with six different colors representing six copies of the RNA molecule. The central channel is the path that DNA follows during replication.
Atomic Force Microscope image showing pRNA as single strands folded into "checkmark" shapes (a), sets of two strands that form rod shapes (B), sets of three strands that form triangle shapes (C) and multi-strand arrays forming bundles (D). The figures in the insets help illustrate how the RNA molecules in each shape are bonded to each other.
人們一直在不斷向大自然學習,也隨之出現(xiàn)了一門學科——仿生學,仿生學是生物物理學的一個分支學科,,仿生學是以生物學原理為參照原型設計制造用于特殊目的的“功能器件”,。而納米技術與分子生物學的結(jié)合開創(chuàng)了分子仿生學新領域——納米機器。
因為自然界為生命體完美地創(chuàng)造了納米尺寸的結(jié)構,,所以科學家轉(zhuǎn)向生物學尋求靈感和構建納米結(jié)構的工具,。而生物體主要由三種“模塊”構建而成:蛋白質(zhì)、DNA和RNA(其實,,我個人認為生物體主要的三種“模塊”是蛋白質(zhì),、核酸和多糖)。 相對于蛋白質(zhì)和DNA,,人們對RNA了解最少(尤其是其結(jié)構方面),。
在2004年8月11日的Nano Letters上,Purdue University 的Peixuan Guo 和他的同事,,把常規(guī)制得的線性RNA與其他物質(zhì)如氯化鎂混合,,誘導RNA分子自組裝為類似于螺旋,、三角、桿和發(fā)卡等三維形狀,,并且可以進一步構建納米技術裝置,。
早在1987年Peixuan Guo就發(fā)現(xiàn)了一種侵染細菌的病毒有一個雙分子納米馬達,而這個馬達依賴RNA分子起作用,。同時,,他確定了RNA在馬達中如何起作用。并且學會了如何控制RNA的組裝?,F(xiàn)在,,他們利用這些知識,已經(jīng)可以構建直徑數(shù)微米的陣列,。
這一成果是如此的激動人心,,因為在如此小的尺度上操控納米顆粒正是納米技術的主要目標之一。并且這種RNA模塊可以比雙鏈DNA構成更多的形狀,,比很多蛋白質(zhì)模塊更容易操作,。
當然,它也存在缺陷,,例如時間一長RNA將發(fā)生生物降解,。因此,研究人員正致力于增加RNA的降解抗性,,以獲得長效的模塊,。