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DNA“变身”合成化学物质平台

2017-10-16 09:33 来源:科技日报

  据物理学家组织网日前报道,美国斯克利普斯研究所化学家通过对DNA的核苷酸进行化学修饰,将DNA变成合成新型化学物质的平台。发表在德国《应用化学》杂志上的这项研究证明,DNA不仅能储存遗传信息,还能用来研制药用物质或纳米材料。

  DNA具有可修饰性,并在修饰后具有与正常DNA完全一样的复制功能,这些独特性能使其成为合成化学物质的重要原材料。斯克利普斯研究所化学教授弗洛伊德·罗姆斯伯格的实验室过去10年来一直潜心于开发修饰DNA的前沿技术,希望最终能用于研发药物、生物探头甚至人造生命形式。去年,他的实验室曾在《自然·化学》杂志发表一项重要研究成果:研发出一种人工DNA聚合酶(SFM4-3),能像天然DNA聚合酶帮助DNA复制一样,让用氟或甲氧基修饰过的DNA进行复制。

  这次研究中,罗姆斯伯格实验室利用点击化学(Click chemistry)技术向DNA的核苷酸中引入叠氮基,并证明SFM4-3人工聚合酶能让叠氮修饰过的核苷酸复制,这些修饰DNA链还能用聚合酶链式反应(PCR)技术进行指数级扩增。叠氮能与许多其他分子形成化学键,因此向叠氮修饰过的DNA引入荧光分子或生物素分子,可生产出各种功能性DNA。

  比如,他们以叠氮修饰DNA为中心,将多种DNA链与之紧密结合,制成一种“洗瓶刷”结构,然后用PCR扩增获得了一张DNA网,DNA网遇水后形成一种具有广泛用途的全新凝胶。测试证明,密封在凝胶内的蛋白质能保持它们的生化活性,因此DNA凝胶可用来递送药物或培育三维细胞。

  罗姆斯伯格表示,他们还成功利用SFM4-3对分别由氯、氨基和氢氧基修饰的DNA进行了复制和扩增,效果都很理想。他们下一步将用其他修饰DNA检验这种人工聚合酶的复制效果,并用这些修饰的DNA合成凝胶等具有特定用途的新材料。

(责任编辑:王蔚)

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