一種新型DNA納米裝置,，具有決定蛋白能否從一種標記性DNA適配子上釋放出來的能力,；其發(fā)生條件是需要一種專門的DNA分子,，它與適配子之間不存在著互補性的序列。
多數(shù)人會直接將DNA和遺傳信息的儲存聯(lián)系在一起,；但對于像來自德國慕尼黑大學納米科學研究中心的Friedrich Simmel這樣的物理學家來說,，情況并非完全如此。“在工作中我對DNA所感興趣的是,，能否將有關加工任務的簡單信息和機械行為或化學行為聯(lián)系在一起,，”他解釋說：“一方面你知道了DNA編碼，但同時DNA也具有一定的機械特征,。”
為了弄清楚DNA的兩面特征,，他帶領自己的研究小組一直致力于DNA適配子的研究。適配子通過一種特定序列的方式和其它分子結合在一起,；研究者可以通過一種構象變化誘導適配子將這些分子釋放出來,。在以前的工作中，Simmel設計出了一種可自由轉換的適配子,；當出現(xiàn)那種對一個DNA單鏈的競爭性結合時,，而這種單鏈和結合適配子序列的蛋白具有互補的關系，適配子就能被誘導釋放出凝血酶蛋白,。DNA輸入序列和適配子具有互補的關系,；這一系統(tǒng)的局限在于，該系統(tǒng)對DNA輸入序列具有嚴格的要求,。Simmel的目標就是將輸入序列與對蛋白釋放所必需的序列分開,。
在近日發(fā)表于《核酸研究》上的一篇文章中，他的研究小組介紹了這樣的一種DNA裝置：它包含有四條DNA鏈和一個帶有可選擇的短序列標記的適配子,。輸入鏈取代連接器DNA分子中的保護鏈,，使它與不活動的發(fā)夾形輸出鏈結合起來，而輸出鏈和適配子上的標記物具有互補的關系,。連接器和輸出鏈構成了一個類似兩個發(fā)夾形狀的環(huán)形,，它的主干被一種限制酶切開，縮短了輸出鏈的主干,，瓦解了發(fā)夾結構的穩(wěn)定性,。接著,，這一輸出鏈很容易結合到適配子的標記序列上，觸發(fā)了蛋白的釋放,。從原則上講,，輸入鏈可源于任何序列，比如說在一些疾病狀態(tài)下過度表達并觸發(fā)治療性蛋白釋放的單個基因,。
然而,，Simmel提出警告說,，這種體內的應用雖然有趣,，但離具體應用仍很遙遠。一種警告是,，并非所有的適配子都愿意釋放它們的結合一個DNA序列的包裹蛋白,。適配子越長，它的二級結構越復雜,，它要想通過競爭性結合來觸發(fā)分子釋放就會更加困難,。Simmel提出的第二個問題就是高背景值；這一蛋白大約有30%的部分獨立于一種輸入信號而被釋放出來,。但是,，Simmel很自信地認為，這種情況可通過增加輸出主干的長度獲得彌補,，因此使其在裂開之前減少伸展的傾向性,。
雖然目前這一可自由切換的適配子DNA裝置僅僅是一種體外裝置，Simmel卻認為這種DNA納米技術具有極為寬廣的用途,。他說：“它構成了一種小型分子計算裝置的基礎,，該裝置可以檢測分子是否存在，決定一些東西然后觸發(fā)另一種反應,。”目前越來越多的生物學家關注DNA不僅能儲藏信息,，而且還與他們共事的物理學家學習如何利用DNA的雙重功能；順著這一思路,，這一裝置將會被成功地應用于體內,。
注：夏雨譯自2006年5月號的《自然-方法學》，版權為英國NPG出版集團所有,。更多信息請訪問：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods
