美科学家发明DNA折纸术

美科学家发明DNA折纸术 美科学家发明DNA折纸术 据路透社3月16日报道,美国一位 科学家将手工折纸艺术发展到了一个新高 度:用DNA分子,而非纸作为材料 美国加利福尼亚理工学院研究人员保 罗?罗斯蒙德15目表示,他将一串串DNA 编织成两维形状,这种形状在设计纳米装 置的过程中至关重要.纳米装置的直径 只有数十亿分之一米. 罗斯蒙德在一份声明中称:"DNA折 应该能让来自不同 纸术的方法如此简单, 领域的科学家轻而易举就创造和研究他们 梦寐以求的复杂的纳米结构."纳米技术 指在分子级或原子级水平上操作材料.一 纳米为十亿分之一米,形象点说,大约相 当于人头发丝宽度的八万分之一.实际 上,这种分子机器可进行诸如活动肌肉和 光合作用等生物功能.纳米技术已被用于 化妆品.电脑芯片,抗污衣服等产品的生 产和设计中. 罗斯蒙德在最新一期的((自然》杂志 上描述了他的DNA折纸术.此前,他已 用DNA分子制作过各种物体,譬如三角 星,四角星,微笑的面孔,比常见细菌还 要小的美国微型地图.罗斯蒙德说:"生物 学家可能利用DNA折纸术提取通常只能 在自然界独立形成的蛋白质,将它们送入 多酶工厂,工厂在流水线上将化学产品从 一 种酶机器上送到下一种酶机器上." DNA折纸术的步骤如下:首先选择 折叠物的形状,用折叠的长串DNA分子 形成这一形状的大体支架,接着把用电脑 生成的短串DNA分子与其"钉"在一起, 最后再在电脑上进行修改.美国威斯康星 大学的埃德?史密斯在《自然》杂志有关 DNA折纸术的一篇评论中写到:"这项研 究显现出来的结果确实令人吃惊不已." 众所周知,DNA是构成所有生命的 基础,也是生物体的重要遗传物质.然 而,美国加利福尼亚理工学院的一位研究 却将这种神秘的遗传物质变成r艺 人员, 术品. 一 根DNA长链做材料 美国加利福尼亚理工学院的研究人员 保罗-罗斯曼,将自己研究出的新技术 称为"DNA折纸术".利用DNA分子, 他可以制作任何…一个两维图案或形状, 比如笑脸,雪花和星星不仅如此,罗 斯曼表示,有朝一日,这项技术还可能 被用于建设微型化学工厂或分子电子. 由于在分子生物学和生物工艺学中扮 演了关键作用,DNA的结构和化学成分 已经被广泛地研究.如今,用相对较快的 速度和便宜的价格,就可以人工合成大量 DNA分子.因此,许多研究微型设计的设 计师和工程师,如今都将眼光转向了 DNA分子. 作为微型艺术品的创作者,罗斯曼表 示,自己的所有作品都是由一根单独的 NA长链做成的.D首先,罗斯曼将DNA 长链折成某种图案或形状.然后,把折好 的DNA链在关键处用数百根短的DNA "钉子"固定起来 电脑全自动组装 在折叠真正的DNA之前,罗斯曼会 先用电脑设计出自己想要的图案或形状, 并依此决定用多少DNA片断来做"图 钉".罗斯曼表示,整个设计程序非常 简单,就连高中生都可以完成. 罗斯曼解释说:"只要将这根DNA 长链的序列,以及你想要折叠成的图案 一 起输入电脑,就可以得出自己需要的 短链编码.只要给一家合成DNA的公司 发电子邮件,他们就可以给你快递一个 装有这种'钉子'的包裹." 行业新闻 罗斯曼介绍说,把DNA长链和"钉 子"一起放进一种碱性溶液加热后,它 们就会自动结合在一起,组合成你想要 的图案.他说:"整个过程完全是自动 组装的.全部都往电脑中设计好,你根 本不用亲自动手." 每个DNA"钉子"都有两个分枝,就 像--一个"V"字.每个分杖都由特殊的碱 基顺序构成,分别会和DNA长链上的两 个不同区域结合在一起. 比如"钉_了-"的左分枝包含ATG,而 右分枝包含CGA,那么当和DNA长链结 合时,左分枝就会找到长链卜含有ATG 的部分,然后附着在上面.而右分枝也会 以同样的方式附着在排序为GCT的片断 上. NA制作微型地图 用D 如今,罗斯曼已经用DNA制作出了 6个图案和形状.除r星星雪花和笑脸 外,他还制作出了一个DNA双螺旋结构 的大致图案不仪如此,他甚至还制作出 一 张西半球的微型地图.在这张地图上,1 米的距离就代表现实中的201163米. 1纳米等于十亿分之一米,是非常小 的长度单位.就连人的一根头发,宽度也 达10万纳米.m罗斯曼制作的艺术品,一 般直径都只有100纳米.