DNA折纸和荧光探针可以精确释放分子货物

在纳米技术领域，响应分子信号的动态系统的发展变得越来越重要。DNA折纸技术，即DNA被编程以产生功能性纳米结构，在这些努力中起着关键作用

由LMU化学家Philip Tinnefeld领导的团队现在发表了两项研究，展示了如何使用DNA折纸和荧光探针以靶向方式释放分子货物

在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上，研究人员报告了他们开发的一种基于DNA折纸的新型传感器，该传感器可以检测脂质囊泡并精确地向其输送分子货物。该传感器使用单分子荧光共振能量转移（smFRET）工作，其中涉及测量两个荧光分子之间的距离

该系统由一个DNA折纸结构组成，单链DNA从其中伸出，其尖端已被荧光染料标记。如果DNA与囊泡接触，其构象就会发生变化。这改变了荧光信号，因为荧光标记和折纸结构上的第二个荧光分子之间的距离发生了变化。这种方法可以检测到囊泡

在第二步中，该系统可以用作运输分子的手段，传感链充当可以转移到囊泡的分子货物。通过对系统的进一步修改，研究人员还能够精确控制货物的转移

脂质囊泡在许多细胞过程中起着关键作用，如分子运输和信号传递。因此，检测和操纵它们的能力对于靶向治疗等生物技术应用尤其有趣

这里提出的方法可以显示一种在疫苗等应用中用精确定义数量的分子装载脂质纳米颗粒的方法。Tinnefeld说：“当涉及到在分子水平上更好地理解和控制细胞过程时，我们的系统也为生物学研究提供了有前景的方法。”

在最近发表在《自然通讯》上的第二项研究中，由Tinnefeld和Yonggang Ke（佐治亚州亚特兰大埃默里大学）领导的第二个团队提出了一种DNA折纸结构，当某些DNA链结合时，该结构会经历逐步变构构象变化。

使用FRET探针，研究人员能够在分子水平上跟踪这一过程，并展示如何在时间上控制反应步骤。此外，他们还展示了在这个过程中如何以有针对性的方式释放DNA货物，为受控反应级联开辟了新的机会 More information: Ece Büber et al, DNA Origami Vesicle Sensors with Triggered Single‐Molecule Cargo Transfer, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI: 10.1002/anie.202408295

Fiona Cole et al, Controlled mechanochemical coupling of anti-junctions in DNA origami arrays, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51721-y

Journal information: Angewandte Chemie International Edition , Nature Communications