在动态DNA纳米技术中，立足点介导的链置换反应（Toehold-Mediated Strand Displacement, TMSD）是功能强大且被广泛应用的基元反应之一，是构建动态和耗散DNA化学反应网络（Chemical Reaction Networks, CRNs）的重要模块。因此，TMSD 动力学的精准调控一直是动态DNA 纳米技术的研究重点。
我院李峰教授课题组开发了一种即插即用的DNA链置换反应动力学调节模块anti-toehold。这一调控模块具有多重优势：（1）anti-toehold作为独立组件，可灵活集成到目标CRN中，同时彼此序列信息互不干扰；（2）可快速实现可逆调控，实时地激活和停用；（3）通过简单的浓度调控实现动力学精细且连续的调节。综上，anti-toehold 是对当前 DNA 链置换技术工具箱的全新补充。作为该工具应用前景的展示，作者仅通过引入anti-toehold 模块便成功地将单调增长的 TMSD 反应信号重新编程为具有连续调节能力的脉冲信号；此外还提供了一种设计连续可调DNA杂交探针的新策略，为解决临床上重要的单碱基突变识别问题提供了新的设计工具。
图1. 基于Anti-toehold调节的DNA链置换反应原理
该工作于2024年2月发表于Journal of the American Chemical Society期刊，题目为“Plug-and-Play Module for Reversible and Continuous Control of DNA Strand Displacement Kinetics”。四川大学化学学院为第一单位，李峰教授为通讯作者，化学学院硕士研究生吴浪和专职博士后王冠为共同第一作者。感谢国家自然科学基金项目、西藏自治区科技重大专项项目、四川大学科研基金项目、中央高校基本科研业务费专项资金的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c09242
