DNA環狀分子的自主復制

來源：生物谷作者：人氣：-發表時間：2015-05-19 09:05:00【大中小】

生物系統中存在很多的自主復制的例子。然而，人工制造這樣的生物系統的自主復制系統卻是相當困難，這是因為生物系統很復雜。在其他領域，人類可以創造某些自我復制系統，比如磁場系統以及模塊化機器人等等。我們很少將這些人造的自我復制系統和生物系統中的自我復制系統進行比較。因而，如果能從理論上將人工的自主復制系統和生物細胞系統中的復制進行比較，這對于設計新型自主復制系統具有很大意義。其中，細胞中的DNA分子就是一個很好的切入點。基于其可以進行相互識別的特性，即DNA分子可以完成自組裝和復制。

最近，韓國科學家們的研究證明，通過改造DNAT型元件，這種DNA可以被設計成一種自我復制的系統。他們利用了兩種不同大小的DNAT型元件，借助它們上面的單鏈（或者未配對區域），可以通過堿基的互補配對將不同的元件鏈接在一起。首先是這些元件自組裝形成環狀的DNA分子。然后，這些核酸環狀元件上的DNA部件經歷一些替換或者形成支鏈，又有新的不斷補充進來的DNAT型元件加入復制系統，從而形成了DNA復制的循環反應。

他們使用了兩種方法（原子力顯微鏡和瓊脂糖凝膠）來檢測這些自主復制DNA群體數量的變化。這些自組裝自主復制DNA的數量增長存在兩種不同的模式，一種是指數式增長，另一種是斐波拉契數增長。該研究不僅證明了DNA分子可以在納米級別進行體外自組裝和自我復制，而且DNA增長的數量還可以得到嚴格調控。作者們提到，這種DNA自主復制是完全在動力學和熱力學系統中完成的，不依賴于任何酶系統。然而，這種簡化的復制系統比起活體細胞中精巧的復制系統還有差距。但是他們希望這種系統能夠運用到其他的不同的DNA系統的復制或者其他DNA介導納米顆粒的自我復制系統。