image: Model of unravelling ssOrigami under simulated gravity. This material relates to a paper that appeared in the 15 December 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by D. Han at Harvard Medical School in Boston, MA, and colleagues was titled, 'Single-stranded DNA and RNA origami.' view more
Credit: D. Han <i>et al., Science</i> (2017)
为帮助扩大人性化设计纳米级结构的可能性，科学家们设计了单链DNA和RNA（ssDNA 和 ssRNA），它们能按指令折叠成所需形状，且其规模之大也前所未有。与更常见的双链形式（其中的短性“主打”核酸链会将长得多的核酸链折叠成某种形状）相比，他们的这些单链发明为增加成本效益、大规模生产及加大变形聚合物在纳米技术中的适应性提供了更大的可能性。在生物世界中存在着许多可携带信息、能自行折叠的分子案例，如蛋白质可重组成不同形状以获得新的功能。构建这类分子的仿生合成努力已经在用互补碱基配对进行自我折叠的多链DNAs 和 RNAs中得到证明，但用单链DNA或RNA（它们没有互补链来帮助驱动折叠运动）来设计大分子形状方面的进展一直颇为有限。如今，为应对创建更为复杂、可编程复制、无结节自折叠ssDNA和RNA的挑战，Dongran Han和同事介绍了多千碱基DNA或RNA单链折纸（ssOrigami），后者可折叠而成18种不同的构造（如菱形、矩形、正方形、笑脸形和心形）--所有这些形状都是用一种人性化软件工具进行编程的。该ssOrigami可顺利地自折叠成大至10,682-nt ssDNA（它比先前最大的ssDNA结构大37倍）和6000-nt ssRNA（比先前最大的ssRNA结构大10倍）的形状。同样地，不同的ssOrigami形状可在活细胞（如大肠杆菌）内成功地克隆和放大，它代表的是一种低成本、可大规模制造纳米构材的生产方法。
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