科学|DNA“变身”合成化学物质平台

2017-10-16 11:33:41来源：科技日报

据物理学家组织网日前报道，美国斯克利普斯研究所化学家通过对DNA的核苷酸进行化学修饰，将DNA变成合成新型化学物质的平台。发表在德国《应用化学》杂志上的这项研究证明，DNA不仅能储存遗传信息，还能用来研制药用物质或纳米材料。

DNA具有可修饰性，并在修饰后具有与正常DNA完全一样的复制功能，这些独特性能使其成为合成化学物质的重要原材料。斯克利普斯研究所化学教授弗洛伊德·罗姆斯伯格的实验室过去10年来一直潜心于开发修饰DNA的前沿技术，希望最终能用于研发药物、生物探头甚至人造生命形式。去年，他的实验室曾在《自然·化学》杂志发表一项重要研究成果：研发出一种人工DNA聚合酶（SFM4-3），能像天然DNA聚合酶帮助DNA复制一样，让用氟或甲氧基修饰过的DNA进行复制。

这次研究中，罗姆斯伯格实验室利用点击化学（Click chemistry）技术向DNA的核苷酸中引入叠氮基，并证明SFM4-3人工聚合酶能让叠氮修饰过的核苷酸复制，这些修饰DNA链还能用聚合酶链式反应（PCR）技术进行指数级扩增。叠氮能与许多其他分子形成化学键，因此向叠氮修饰过的DNA引入荧光分子或生物素分子，可生产出各种功能性DNA。

比如，他们以叠氮修饰DNA为中心，将多种DNA链与之紧密结合，制成一种“洗瓶刷”结构，然后用PCR扩增获得了一张DNA网，DNA网遇水后形成一种具有广泛用途的全新凝胶。测试证明，密封在凝胶内的蛋白质能保持它们的生化活性，因此DNA凝胶可用来递送药物或培育三维细胞。

罗姆斯伯格表示，他们还成功利用SFM4-3对分别由氯、氨基和氢氧基修饰的DNA进行了复制和扩增，效果都很理想。他们下一步将用其他修饰DNA检验这种人工聚合酶的复制效果，并用这些修饰的DNA合成凝胶等具有特定用途的新材料。

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