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四川大学李峰教授课题组通过构建DNA纳米天平实现核酸化学修饰的原位测量

访问量: 2021-08-21

随着DNA纳米技术领域的蓬勃发展,DNA已不仅仅是遗传物质的化学基础,更可以被当作一种可预测、可编程的生物高分子材料。为了进一步拓展DNA的功能性,化学修饰的核酸分子被越来越多地应用于材料、生物、医疗等多个领域。化学修饰极大地扩展了DNA的功能同时也带来了理论上的难题,即现有的核酸计算模型及软件(NUPACKoxDNAVisualDSDcaDNAno等)无法预测核酸分子中的化学修饰可能带来的热力学和动力学改变。熔解曲线分析,差示扫描量热分析以及等温滴定量热分析等传统实验测量技术普遍存在无法测量动力学参数且仪器昂贵,操作复杂,耗时长以及准确度低等技术瓶颈,并且无法可靠地测量如偶氮苯等热不稳定化学修饰的核酸分子。

为了克服上述技术挑战,我院李峰教授课题组利用动态DNA纳米技术,创造性的开发了DNA分子天平(DNA Balance)技术,实现了热不稳定核酸化学修饰环偶氮苯的动、热力学参数的精准原位测量。如同生活中的天平,DNA分子天平也是通过将化学修饰核酸分子与一系列已知动、热力学参数的砝码DNA分子一一比对,并利用自主开发的数学模型直接测量出其动、热力学参数。与传统方法相比,DNA分子天平具备操作简便、仪器要求低、原位测量、通量高等技术优势,并且可以同时测定动、热力学参数,并能推算出DNA上瞬态化学变化的动、热学参数,因而有望被广泛应用于各类天然及合成DNA化学修饰的精准测量,对DNA纳米技术、材料技术、生物医疗技术等多方面起到积极地推动作用。

该工作于20218月在Journal of the American Chemical Society期刊上在线发表,题目为“DNA Balance for Native Characterization of Chemically Modified DNA”四川大学及Brock University联合培养博士王冠为论文第一作者,通讯作者为李峰教授,四川大学为本文第一单位。特别感谢国家自然科学基金、加拿大National Sciences and Engineering Research Council (NSERC) 的经费支持。

全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05236

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