美研制出可自我复制的人造DNA结构

美研制出可自我复制的人造DNA结构作者：张巍巍 来源：科技日报 2011-10-20 11:58:13
据每日科学网站10月18日（北京时间）报道，纽约大学科学家研发出一种能自我复制的人造DNA（脱氧核糖核酸）结构，有望为新型材料的制造奠定基础。相关论文发表在最新一期的《自然》杂志上。

自然界中，自我复制在生物体中普遍存在，但人造结构的自我复制却很难实现。此次研究是迈向自主复制任意类型“种子”结构过程的第一步。这些“种子”由DNA模片制成，可像字母般组合拼出特定“单词”。复制过程保留了模片序列及“种子”形状，从而提供了生成下一代结构所需的信息。

此次研究的突破在于成功复制了包含复杂信息的DNA系统。研究人员首先从人造DNA模片开始，这是DNA的细小排列。DNA的腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶(C)互相结对形成人们熟悉的双螺旋结构。研究人员制成了含有3个DNA双螺旋结构的弯曲三螺旋分子（BTX）。每个BTX分子由10个DNA索烃构成，与DNA不同的是，BTX的编码不局限于4个字母，它能够包含108个不同字母和模片，借助4个DNA单索的互补形成一对，或在每个模片上形成“黏性末端”，直至构成最终的6个螺旋束（six-helix bundle）。

为实现BTX自我复制模片阵列，需要“种子”结构促进多代相同阵列的形成。BTX“种子”被放置于化学溶液中，由7个模片组成，模片可以互补形成子代BTX阵列，该阵列随后会在溶液加热至40℃时与“种子”分离，并循环重复这一过程，形成第三代阵列，从而实现材料的自我复制及“种子”的信息复制。值得注意的是，这个过程与发生在细胞内部的复制过程不同，因为执行中无需添加酶等生物成分，即使是DNA模片也由人工合成。

研究的共同作者、该校化学系的纳德里安·西曼指出：“虽然我们的复制方法需要多种化学物质和加热过程，但已经证明不仅可以复制DNA或RNA等细胞分子，还可以复制众多特别的结构，实现多个化学形态不同、功能特性相异的结构的复制。”