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  • MIT和亚利桑那州立大学的研究人员已经创建了可以转化任意形状的图样导入脱氧核糖核酸制成的二维结构的计算机程序。

    MIT和亚利桑那州立大学的研究人员已经创建了可以转化任意形状的图样导入脱氧核糖核酸制成的二维结构的计算机程序。

    图片:hyungmin君

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脱氧核糖核酸的设计,任何人都可以做

MIT和亚利桑那州立大学的研究人员已经创建了可以转化任意形状的图样导入脱氧核糖核酸制成的二维结构的计算机程序。

计算机程序可以翻译一个自由形式的2-d绘制成脱氧核糖核酸结构。 看视频


记者联系

萨拉·麦克唐纳
电子邮件: s_mcd@mit.edu
电话:617-253-8923
澳门太阳城最新网站新闻办公室

研究人员在澳门太阳城最新网站和亚利桑那州立大学设计了一个计算机程序,它允许用户把任何自由形状绘制成由脱氧核糖核酸构成的二维,纳米级结构。

到现在为止,在设计这种结构已要求技术专业知识,并将其进程超出了大多数人的接触。使用新的程序,任何人都可以创建任何形状的纳米结构的脱氧核糖核酸,用于在许多其他细胞生物学,光子学和量子感测和计算,应用程序。

“这是什么工作确实是允许任何人从字面上绘制任意2-d形状,它会自动转换为脱氧核糖核酸折纸,”马克洗澡,生物工程澳门太阳城最新网站的副教授,研究的资深作者。

研究人员公布了他们的调查结果一月2 科学的进步,程序,称为 perdix,可在网上。论文的主要作者是hyungmin君,澳门太阳城最新网站博士后,和张飞,在亚利桑那州立大学的助理研究教授。其他作者是澳门太阳城最新网站的研究助理泰森牧羊犬,最近澳门太阳城最新网站博士学位收件人Sakul酒店ratanalert,亚利桑那州立大学助理研究员张晓东气和亚利桑那州立大学教授郝仁。

hyungmin君

自动化设计

DNA折纸,折DNA成微小结构的科学,起源于上世纪80年代初,当纽约大学的定义西曼建议采取DNA的碱基配对能力的优势,以创建任意分子排列。在2006年,加州理工学院的保罗罗斯蒙德创建的第一个脚手架,二维DNA结构,通过形状编织DNA(支架)的长的单链,使得被称为“钉” 脱氧核糖核酸链将杂交到它来帮助全面结构保持其形状。

后来别人用类似的方法来创建复杂的三维脱氧核糖核酸结构。然而,所有这些努力的通过整个结构需要复杂的手工设计来路由所述支架,并产生订书钉链的序列。在2016年,沐浴和他的同事开发出一种 自动化 产生3-d多面体DNA结构的过程中,并且在该新的研究,他们着手自动化任意2-d的脱氧核糖核酸结构的设计。

实现这一目标,他们开发了一种新的数学方法来通过整个结构路由单链支架,以形成正确的形状的过程。所得到的计算机程序可以采用任何形式自由的拉伸和把它翻译成的脱氧核糖核酸序列以产生形状和成用于钉链的序列。

形状可以在任何计算机绘图程序勾勒然后转换成一种计算机辅助设计(CAD)文件,该文件被馈送到DNA设计程序。 “一旦你有文件,一切都自动的,就像印刷,但这里的油墨是脱氧核糖核酸,”洗澡说。

在生成序列后,用户可以命令他们容易地制造指定形状。在本文中,研究人员创建的形状,其中所有的边缘由两条脱氧核糖核酸双链的,但他们也有可以利用每边6个复式,这是更严格的工作程序。相应的软件工具,3 d多面体,叫 塔洛斯,可在网上,将在该杂志即将出版 ACS纳米。形状,其范围从10至100纳米的尺寸,可保持数周或数个月的稳定,悬浮于缓冲溶液中。

“事实上,我们可以设计并以非常简单的方式制造这些有助于解决在我们的领域的一大瓶颈,”洗澡说。 “现在外地可以对人在工业界和学术界能够以功能的脱氧核糖核酸结构和部署他们为不同的应用更广泛的群体过渡。”

纳米级图案

因为研究人员已经在合成脱氧核糖核酸的颗粒的结构,例如精确的控制,它们可连接多种在特定位置的其他分子。这可能是模板化纳米级图案抗原如何免疫细胞识别,并通过对病毒和细菌中发现的抗原的具体安排被激活揭示有用。

“怎么抗原的纳米级图案是由免疫细胞识别是免疫学中非常了解甚少的领域,”洗澡说。 “附着抗原结构化脱氧核糖核酸表面以有组织的方式显示它们是探测该生物学的强有力的方法。”

另一个关键的应用程序设计,模仿在植物中发现了光合复合捕光电路。实现这一目标,研究人员正在附着称为发色团的脱氧核糖核酸支架光敏染料。除了收获光,这样的电路也可以被用于执行量子传感和初步计算。如果成功的话,这些将是可以在室温下操作第一量子计算电路,沐浴说。

洗澡和其他三名澳门太阳城最新网站的成员 - 加布里埃拉schlau - 科恩,亚当·威拉德和德克·英格伦 - 最近收到了美国国家科学基金会资助追求这个量子传感和计算项目。

为了将脱氧核糖核酸结构的其它可能的应用包括使用它们,以帮助组织在细胞中发现的高分子蛋白集,使得它们可以与高分辨率低温电子显微术可以更容易地成像。澳门太阳城最新网站的新mit.nano设施有两个这样的显微镜,可以用来揭示微小结构的细节。

这项研究是由美国国家科学基金会,海军研究办公室,陆军研究办公室,过敏和传染病研究所资助。


主题: 研究, 脱氧核糖核酸, 生物工程, 纳米科学和纳米技术, mit.nano, 工程学院, 美国国家科学基金会(NSF), 美国国立卫生研究院(NIH)

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