DNA“分子手术”的关键一步 ——单分子定位生化反应获突破

2007/05/31 | 【 【打印】【关闭】 | 访问次数:
    自1959年美国物理学家费曼(Richard Feynman)在美国物理学会会议上发表了具有历史意义的演说——“倘若我们能按意愿操纵一个个原子,将会出现什么奇迹?”以来,操纵单个分子、单个原子就一直是科学家们追求的目标,并由此诞生了“分子手术”的科学技术概念。所谓DNA“分子手术”是指在纳米水平上对单个DNA分子实现的“外科手术”。要完成DNA单分子的切割,迁移和拾取等“分子手术”功能,可以借助基于原子力显微镜的纳米探针的机械力作用来实现;而更精细的分子手术则需要依靠纳米定位的单分子生化反应来实现。近年来,人们利用扫描隧道显微镜已经可以对无机、有机单分子进行定位化学反应,但是如何实现单个生物大分子的定位生化反应仍然是个巨大的挑战。

      

    “分子手术”是中科院上海应用物理所单分子探测和单分子操纵实验室长期的创新目标。在先前完成的一系列单分子纳米操纵成果的基础上,李宾等人利用一种自主发展的特殊纳米操纵技术——“动态组合纳米蘸笔”技术,克服了传统生化反应中非限制性内切酶(DNase I)对DNA分子的切割没有明显序列特异性而对整条DNA链随机酶解的问题。利用该技术,可以首先把酶“定位放置”在单个DNA分子链上,然后通过控制反应条件将酶切反应“锁定”在原来的位置进行,由此使得不具备酶切位点特异性的酶可以对DNA链的特定部位进行酶切。这一单分子纳米定位酶切技术将有助于整合“分子手术”,并迈向实际应用的领域。最近,该工作已在美国化学学会会刊(JACS)上发表(JACS 2007, 129, 6668-6669)。
    该研究工作得到了国家自然科学基金、中科院创新重要方向性基金和上海市科学技术基金的资助。(李民乾 李宾 供稿)
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