Nature新闻:人造DNA片段,拉响病原体入侵警报

【字体: 时间:2006年11月14日 来源:生物通

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  生物通报道:能够在肌体中巡逻,搜寻入侵者的微小设备,是纳米研究人员一直梦寐以求的。最近由以色列研究人员研制的一种分子装置似乎实现了此梦想。

  

生物通报道:能够在肌体中巡逻,搜寻入侵者的微小设备,是纳米研究人员一直梦寐以求的。11月10日Nature新闻报道说最近由以色列研究人员研制的一种分子装置似乎实现了此梦想。

他们得到的这种“DNA 装置”(DNA machine)通过阅读病毒基因组侦察病毒,然后以可见光的方式“报警”。但是这种装置距离成为消灭病毒的纳米机器人(nanobot)似乎还很远,因为至少目前还需要在许多其它化学成分的帮助。研究人员说发明这种设备的初衷不是研制某种分子机器人,而是研制一种可以跟踪病毒,比如血样中病毒的新方法。

DNA既可以作为模板,也有催化剂的功能

耶路撒冷希伯来大学Itamar Willner及其同事说,他们的DNA装置能够在一小时之内给出结果,而现有的通过DNA检测细菌和病毒的装置,需要许多复杂化学步骤。

“这个方法很灵敏,” Purdue 大学DNA纳米技术研究专家Chengde Mao说:“我认为这项工作意义重大。”

Willner及其同事主要是利用DNA遗传数据库和加速化学反应两个功能。他们研制的DNA装置实际上是条由三个片段组成得单链DNA:片段A觉察病毒DNA;片段C包含的指令可以产生具有酶切活力的寡核苷酸序列(脱氧核酶,DNAzyme);片段B是可将DNAzyme与其余部位切开的酶所附着的位点。

这种分子装置工作过程如下:一种hairpin结构的DNA分子(两端可以粘附起来形成环状结构),一端附着在病原体DNA上,另一端附着在分子装置的片段A上,这样溶液中的酶被激活,诱发片段C编码DNAzyme,然后将DNAzyme切下。溶液中一种被称为氯化高铁血红素(Hemin)的分子将DNAzyme激活,被活化的DNAzyme会使另一种分子——luminol发光。

这听起来似乎优点复杂,需要多种酶的参与,但是这些完全是自发的。一旦病毒DNA接通了这种DNA装置,会一次次地释放这种具有诱发发光能力的DNAzyme,扩大光信号。

发明者说这种分子装置可以检测一种叫做M13的病毒的DNA,灵敏度之高如同将一袋糖撒入密歇根湖,检测湖中的糖分子。

Mao认为,这种装置要想与现有的DNA扩增的设备一争高下还需以时日,毕竟后者已经过多年的修缮,“但长远看来还是有希望的。”(生物通记者 小粥)

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