[科普中國(guó)]-DNA“變身”合成化學(xué)物質(zhì)平臺(tái)

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報(bào)道，美國(guó)斯克利普斯研究所化學(xué)家通過(guò)對(duì)DNA的核苷酸進(jìn)行化學(xué)修飾，將DNA變成合成新型化學(xué)物質(zhì)的平臺(tái)。發(fā)表在德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》雜志上的這項(xiàng)研究證明，DNA不僅能儲(chǔ)存遺傳信息，還能用來(lái)研制藥用物質(zhì)或納米材料。

DNA具有可修飾性，并在修飾后具有與正常DNA完全一樣的復(fù)制功能，這些獨(dú)特性能使其成為合成化學(xué)物質(zhì)的重要原材料。斯克利普斯研究所化學(xué)教授弗洛伊德·羅姆斯伯格的實(shí)驗(yàn)室過(guò)去10年來(lái)一直潛心于開發(fā)修飾DNA的前沿技術(shù)，希望最終能用于研發(fā)藥物、生物探頭甚至人造生命形式。去年，他的實(shí)驗(yàn)室曾在《自然·化學(xué)》雜志發(fā)表一項(xiàng)重要研究成果：研發(fā)出一種人工DNA聚合酶（SFM4-3），能像天然DNA聚合酶幫助DNA復(fù)制一樣，讓用氟或甲氧基修飾過(guò)的DNA進(jìn)行復(fù)制。

這次研究中，羅姆斯伯格實(shí)驗(yàn)室利用點(diǎn)擊化學(xué)（Click chemistry）技術(shù)向DNA的核苷酸中引入疊氮基，并證明SFM4-3人工聚合酶能讓疊氮修飾過(guò)的核苷酸復(fù)制，這些修飾DNA鏈還能用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)進(jìn)行指數(shù)級(jí)擴(kuò)增。疊氮能與許多其他分子形成化學(xué)鍵，因此向疊氮修飾過(guò)的DNA引入熒光分子或生物素分子，可生產(chǎn)出各種功能性DNA。

比如，他們以疊氮修飾DNA為中心，將多種DNA鏈與之緊密結(jié)合，制成一種“洗瓶刷”結(jié)構(gòu)，然后用PCR擴(kuò)增獲得了一張DNA網(wǎng)，DNA網(wǎng)遇水后形成一種具有廣泛用途的全新凝膠。測(cè)試證明，密封在凝膠內(nèi)的蛋白質(zhì)能保持它們的生化活性，因此DNA凝膠可用來(lái)遞送藥物或培育三維細(xì)胞。

羅姆斯伯格表示，他們還成功利用SFM4-3對(duì)分別由氯、氨基和氫氧基修飾的DNA進(jìn)行了復(fù)制和擴(kuò)增，效果都很理想。他們下一步將用其他修飾DNA檢驗(yàn)這種人工聚合酶的復(fù)制效果，并用這些修飾的DNA合成凝膠等具有特定用途的新材料。