一种DNA tile自组装平面网格设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及平面分子网格结构领域，特别涉及一种DNA tile自组装的分子平面网格设计方法。
【背景技术】
[0002]DNA以其特有的双螺旋结构和碱基互补配对特征，非常适合程序化自组装过程。基于DNA自底向上的自组装研宄始于30年前，吸引了全球范围内的多个实验室进行相关研宄。DNA tile自组装基于DNA tile结构，该结构是一簇具有分支结构的DNA交叉分子，其每个分子都有粘性末端，可以与其他互补的DNA tile互补结合，逐渐形成DNA分子网格结构。目前，有限尺寸可控边界的特殊DNA平面网格模型可以通过编码DNA tile粘性末端来构造，这反映了 DNA的结构越来越复杂。先前的研宄以DNA tile为基础进行有限DNA网格自组装已经证明了有限的DNA平面网格结构可以通过构造合适的tile模型来建立。这种DNA tile自组装网格结构具有很强的可编程性，特别是利用基于DNA sub-tile的方法来构造有限DNA平面网格结构，其灵活的DNA tile设计方法极大降低了 tile碱基序列的设计难度，扩展了 tile序列的可选择范围，从而较前人的方法能更简易的构建所期望的有限尺寸可寻址的纳米构型.。
[0003]基于sub-tile策略的有限DNA自组装提供了一种构建不同类型DNA tile模块通用的方法，为基于DNA tile的自组装提供了丰富的建筑资源和有利的应用前景。例如，基于DNA tile有限尺寸空间可寻址的对称自组装结构作为纳米小分子药物颗粒运载工具具有多种优势.基于DNA tile构建的空间可寻址有限平面网格结构有良好的生物相容性，可实现纳米小分子药物颗粒在自组装纳米结构上的可控定点连接，实现药物的智能传送。此外，把DNA纳米结构作为一个纳米排布平台，在上面修饰其他分子、基团或颗粒，能行使一定功能或呈现某种属性，创造出各种实用的纳米材料。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种DNA自组装的分子平面网格设计方法，其包括由4个sub-tile通过碱基互补配对合成4-arm tile和由合成的不同黏性末端类型的4_arm tile互补连接而成平面网格结构。
[0005]首先，每个4_arm tile由4个sub-tile通过喊基互补配对合成，每一个sub-tile由三条单链合成，每条单链划分为若干区域，且每个sub-tile均有两级黏性末端，一级黏性末端用于结合构成sub-tile，二级黏性末端用于sub-tile之间结合构成4-arm tile。
[0006]其次，其平面网络结构由若干个中心链序列相同黏性末端不同的4-armtile组合而成，不同黏性末端的4-arm tile可按照碱基互补配对进行结合。
[0007]最后，网格大小为(2n+l) X (2n+l)的平面网格结构是由若干个不同黏性末端的4-arm tile组成的方形结构，其平面结构的横行和纵列的4_arm tile的数量分别是2n+l，且其中η可以是任意正整数。
[0008]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本发明的基于sub-tile策略的DNA自组装的分子平面网格设计方法过程简单可控，充分利用DNA自组装可编程特性，形成有限尺寸的DNA 二维平面网格。
[0009]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0010]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0011]图1是本发明优选实施例的5X5序列DNA有限网格结构图；
[0012]图2是图1的平面网格的4-arm tile结构示意图；
[0013]图3是图2中4-arm tile结构的sub-tile组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为更好地理解本发明，以下将结合附图对发明的实施例进行详细的说明。
[0015]请参照图1，本发明优选实施例的5X5序列DNA有限网格结构图。该5X5平面分子网格结构I由不同黏性末端(ABCDEF)的4-arm tile 11依据几何对称性在碱基互补配对原理的基础上自组装形成。不同黏性末端(AB⑶EF)的4-arm tile 11之间的连接遵循碱基互补配对原则，通过设计不同的二级黏性末端序列来连接不同的tile单元，这里将tile A与tile B之间二级黏性末端的连接简化为序号为I的末端标记，其他tile之间的连接也用不同的序号如下图标记所示。
[0016]优选地，在本实施方式中，基于sub-tile策略的DNA自组装网格结构I不局限于图1的5X5平面网格结构，可以应用于任意(2n+l) X (2n+l)个4_arm tile组成的二维平面结构，其平面结构I的横行和纵列的4-arm tile 11的数量分别是2n+l，且其中η可以是任意正整数。
[0017]请结合参照图2，将sub-tile的单链中特定区域的碱基进行替换设计可形成4-arm tile结构，每个4_arm tile 11由4个sub_tilelll通过喊基互补配对合成。
[0018]请结合参照图3，每一个sub-tile 111由三条单链a、b和c合成，每条单链划分为若干区域，且每个sub-tile 111均有两级黏性末端，一级黏性末端a3, b4, c2, (:3用于结合构成sub-tile 111，二级黏性(^末端用于sub-tile 111之间结合构成4_arm tile 11。
[0019]由上述叙述可知:本发明包括在采用几何对称性的基础上由若干个中心序列相同而黏性末端不同的4-arm tile 11组合而成平面网络结构I的方法，以及由4个sub-tile111通过碱基互补配对合成4-arm tile 11的方法。基于sub-tile策略的DNA tile自组装平面网格设计方法I设计方法过程简单可控，充分利用基于sub-tile的DNA自组装可编程特性，可形成有限尺寸的二维平面网格。
[0020]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种DNA tile自组装平面网格设计方法，其特征在于:其平面网格结构(I)由若干个黏性末端不同的4-arm tile (11)组合而成；每个4_arm tile (11)由4个sub-tile (111)通过碱基互补配对合成。
2.根据权利要求1所述的DNAtile自组装平面网格设计方法，其特征在于:其平面网格结构(I)由若干个黏性末端不同的4-arm tile(ll)组合而成，不同黏性末端的4_armtile (11)按照碱基互补配对原则设计和相互连接。
3.根据权利要求1所述的DNAtile自组装平面网格设计方法，其特征在于:每个4-armtile (11)由4个sub-tile (111)通过碱基互补配对合成，每一个sub-tile (111)由三条单链(a、b和c)合成，每条单链划分为若干区域，且每个sub-tile (111)均有两级黏性末端，一级黏性末端(a3, b4, c2, c3)用于结合构成sub-tile (111)，二级黏性a” (^末端用于sub-tile (111)之间结合构成 4_arm tile (11)。
4.根据权利要求1所述的DNAtile自组装平面网格设计方法，其特征在于:大小为(2n+l) X (2n+l)的平面网格结构(I)由若干个中心链序列相同但黏性末端不同的4_armtile (11)连接结合成二维平面DNA结构，其平面结构的横行和纵列的4-arm tile (11)的数量分别是2n+l，且其中η可以是任意正整数。
【专利摘要】本发明提供了一种DNA tile自组装平面网格设计方法，其主要包括两步，由4个sub-tile通过碱基互补配对合成4-arm tile和由合成的不同黏性末端类型的4-arm tile互补连接而成平面网格结构。通过DNA tile自组装构造出4-arm tile进而可构造出大小为的平面网格正方形结构，其平面结构的横行和纵列的4-arm tile的数量分别是，且其中可以是任意正整数。本发明提出的基于sub-tile策略的DNA tile自组装平面网格设计方法过程简单可控，充分利用DNA自组装可编程特性，可形成有限尺寸的DNA二维平面网格结构。
【IPC分类】G06F19-10
【公开号】CN104751013
【申请号】CN201510132195
【发明人】陈智华, 石晓龙, 张征, 潘林强, 刘倩, 宋弢, 王之煜, 武晓旭, 陈从周, 沈涛
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月25日