用于设计微米级交叉DNA巨型结构的计算框架

《Nature Communications》：A computational framework for designing micron-scale crisscross DNA megastructures

　　

摘要

交叉聚合技术能够以纳米级精度将数百个独特的DNA折纸“板块”组装成微米级结构。为设计这类大型结构，需要从固定的序列库中选取数千个序列并分配给各个板块，以此构建所需的结合结构。这一复杂性带来了两大挑战：首先，需挑选合适的序列以避免与目标组装过程产生竞争的寄生相互作用；其次，制造数百个独特板块会带来巨大的物流负担。在此，我们开发了一种统一框架，用于标准化交叉聚合大型结构的设计与制造流程。该框架运用进化算法优化序列分配，减少板块间的寄生结合现象。结合扩展后的序列库，这一算法使得原本难以大规模生产的多层大型结构也能得以实现。我们已将此框架作为 #-CAD开源，它是一款图形化应用程序，整合了相关算法，简化了实验室工作流程，让更多人能够使用交叉聚合DNA折纸技术。