• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

信息承载纳米图案的自复制。

Self-replication of information-bearing nanoscale patterns.

机构信息

Department of Chemistry, New York University, New York, New York 10003, USA.

出版信息

Nature. 2011 Oct 12;478(7368):225-8. doi: 10.1038/nature10500.

DOI:10.1038/nature10500
PMID:21993758
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3192504/
Abstract

DNA molecules provide what is probably the most iconic example of self-replication--the ability of a system to replicate, or make copies of, itself. In living cells the process is mediated by enzymes and occurs autonomously, with the number of replicas increasing exponentially over time without the need for external manipulation. Self-replication has also been implemented with synthetic systems, including RNA enzymes designed to undergo self-sustained exponential amplification. An exciting next step would be to use self-replication in materials fabrication, which requires robust and general systems capable of copying and amplifying functional materials or structures. Here we report a first development in this direction, using DNA tile motifs that can recognize and bind complementary tiles in a pre-programmed fashion. We first design tile motifs so they form a seven-tile seed sequence; then use the seeds to instruct the formation of a first generation of complementary seven-tile daughter sequences; and finally use the daughters to instruct the formation of seven-tile granddaughter sequences that are identical to the initial seed sequences. Considering that DNA is a functional material that can organize itself and other molecules into useful structures, our findings raise the tantalizing prospect that we may one day be able to realize self-replicating materials with various patterns or useful functions.

摘要

DNA 分子提供了可能是最具标志性的自我复制例子——一个系统复制或自身拷贝的能力。在活细胞中,这个过程由酶介导,并自主发生,随着时间的推移,副本数量呈指数级增长,而无需外部干预。自我复制也已经在合成系统中得到实现,包括设计用于进行自我持续指数扩增的 RNA 酶。下一步令人兴奋的是在材料制造中使用自我复制,这需要稳健且通用的系统,能够复制和放大功能材料或结构。在这里,我们报告了朝这个方向的第一个进展,使用 DNA 瓦片图案,这些图案可以以预编程的方式识别和结合互补的瓦片。我们首先设计瓦片图案,使它们形成一个七瓦片的种子序列;然后使用种子来指导第一代互补的七瓦片女儿序列的形成;最后使用女儿序列来指导与初始种子序列完全相同的七瓦片孙女序列的形成。考虑到 DNA 是一种功能材料,可以将自身和其他分子组织成有用的结构,我们的发现提出了一个诱人的前景,即我们也许有一天能够实现具有各种图案或有用功能的自我复制材料。

相似文献

1
Self-replication of information-bearing nanoscale patterns.信息承载纳米图案的自复制。
Nature. 2011 Oct 12;478(7368):225-8. doi: 10.1038/nature10500.
2
Covalent tethering of protruding arms for addressable DNA nanostructures.用于寻址 DNA 纳米结构的突出臂的共价连接。
Small. 2011 Oct 17;7(20):2887-98. doi: 10.1002/smll.201101010. Epub 2011 Sep 8.
3
Three-Dimensional DNA Nanostructures Assembled from DNA Star Motifs.由DNA星形基序组装而成的三维DNA纳米结构。
Methods Mol Biol. 2017;1500:11-26. doi: 10.1007/978-1-4939-6454-3_2.
4
Toward reliable algorithmic self-assembly of DNA tiles: a fixed-width cellular automaton pattern.迈向DNA瓦片的可靠算法自组装:一种固定宽度的细胞自动机模式。
Nano Lett. 2008 Jul;8(7):1791-7. doi: 10.1021/nl0722830. Epub 2007 Dec 28.
5
Building DNA nanostructures for molecular computation, templated assembly, and biological applications.用于分子计算、模板组装和生物应用的 DNA 纳米结构构建。
Acc Chem Res. 2014 Jun 17;47(6):1778-88. doi: 10.1021/ar500023b. Epub 2014 Apr 10.
6
Long-Range Ordering of Blunt-Ended DNA Tiles on Supported Lipid Bilayers.钝端 DNA 瓦片在支撑脂质双层上的长程有序排列。
J Am Chem Soc. 2017 Aug 30;139(34):12027-12034. doi: 10.1021/jacs.7b06572. Epub 2017 Aug 21.
7
Single-molecule chemical reactions on DNA origami.DNA 折纸术上单分子化学反应。
Nat Nanotechnol. 2010 Mar;5(3):200-3. doi: 10.1038/nnano.2010.5. Epub 2010 Feb 28.
8
Programmable DNA tile self-assembly using a hierarchical sub-tile strategy.可编程 DNA 瓦片自组装采用分层子瓦片策略。
Nanotechnology. 2014 Feb 21;25(7):075602. doi: 10.1088/0957-4484/25/7/075602. Epub 2014 Jan 22.
9
Triangular DNA Origami Tilings.三角形 DNA 折纸镶嵌。
J Am Chem Soc. 2018 Dec 19;140(50):17361-17364. doi: 10.1021/jacs.8b10609. Epub 2018 Dec 4.
10
Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra.DNA 分级自组装形成对称超分子多面体。
Nature. 2008 Mar 13;452(7184):198-201. doi: 10.1038/nature06597.

引用本文的文献

1
An enzyme-based approach for highly efficient self-replication of DNA origami dimers.一种基于酶的DNA折纸二聚体高效自我复制方法。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Jul 22;122(29):e2500160122. doi: 10.1073/pnas.2500160122. Epub 2025 Jul 17.
2
Single-Molecule Electrical Conductance in Z-form DNA:RNA.Z型DNA:RNA中的单分子电导
Small. 2025 Feb;21(5):e2408459. doi: 10.1002/smll.202408459. Epub 2024 Dec 18.
3
Design principles, growth laws, and competition of minimal autocatalysts.最小自催化剂的设计原则、生长规律及竞争

本文引用的文献

1
Self-Assembly of Patchy Particles.补丁粒子的自组装
Nano Lett. 2004 Aug;4(8):1407-1413. doi: 10.1021/nl0493500.
2
Blunt-ended DNA stacking interactions in a 3-helix motif.3 螺旋基序中的钝端 DNA 堆积相互作用。
Chem Commun (Camb). 2010 Jul 21;46(27):4905-7. doi: 10.1039/c0cc01167c. Epub 2010 Jun 8.
3
Lock and key colloids.锁钥胶体。
Commun Chem. 2024 Oct 21;7(1):239. doi: 10.1038/s42004-024-01250-y.
4
Signal amplified colorimetric nucleic acid detection based on autocatalytic hairpin assembly.基于自催化发夹组装的信号放大比色核酸检测
RSC Adv. 2024 May 28;14(24):17152-17157. doi: 10.1039/d4ra01982b. eCollection 2024 May 22.
5
Recent Advances in DNA Origami-Engineered Nanomaterials and Applications.DNA 折纸工程纳米材料及其应用的最新进展。
Chem Rev. 2023 Apr 12;123(7):3976-4050. doi: 10.1021/acs.chemrev.3c00028. Epub 2023 Mar 29.
6
The nonequilibrium cost of accurate information processing.准确信息处理的非平衡成本。
Nat Commun. 2022 Nov 22;13(1):7155. doi: 10.1038/s41467-022-34541-w.
7
DNA and the origins of life in micaceous clay.黏土云母中的 DNA 和生命起源。
Biophys J. 2022 Dec 20;121(24):4867-4873. doi: 10.1016/j.bpj.2022.08.032. Epub 2022 Sep 20.
8
Direct visualization of floppy two-dimensional DNA origami using cryogenic electron microscopy.使用低温电子显微镜对柔软的二维DNA折纸进行直接可视化观察。
iScience. 2022 May 7;25(6):104373. doi: 10.1016/j.isci.2022.104373. eCollection 2022 Jun 17.
9
Mutations in artificial self-replicating tiles: A step toward Darwinian evolution.人工自复制瓦片中的突变:迈向达尔文进化的一步。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Dec 14;118(50). doi: 10.1073/pnas.2111193118.
10
Physical determinants of the self-replication of protein fibrils.蛋白质原纤维自我复制的物理决定因素。
Nat Phys. 2016 Sep;12(9):874-880. doi: 10.1038/nphys3828. Epub 2016 Jul 18.
Nature. 2010 Mar 25;464(7288):575-8. doi: 10.1038/nature08906.
4
Switchable self-protected attractions in DNA-functionalized colloids.DNA功能化胶体中的可切换自保护吸引力。
Nat Mater. 2009 Jul;8(7):590-5. doi: 10.1038/nmat2471. Epub 2009 Jun 14.
5
Self-sustained replication of an RNA enzyme.一种RNA酶的自我维持复制
Science. 2009 Feb 27;323(5918):1229-32. doi: 10.1126/science.1167856. Epub 2009 Jan 8.
6
In vivo cloning of artificial DNA nanostructures.人工DNA纳米结构的体内克隆
Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Nov 18;105(46):17626-31. doi: 10.1073/pnas.0805416105. Epub 2008 Oct 16.
7
DNA-programmable nanoparticle crystallization.DNA可编程纳米颗粒结晶
Nature. 2008 Jan 31;451(7178):553-6. doi: 10.1038/nature06508.
8
DNA-guided crystallization of colloidal nanoparticles.胶体纳米颗粒的DNA引导结晶
Nature. 2008 Jan 31;451(7178):549-52. doi: 10.1038/nature06560.
9
Synthesis of crystals with a programmable kinetic barrier to nucleation.具有可编程成核动力学势垒的晶体合成。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Sep 25;104(39):15236-41. doi: 10.1073/pnas.0701467104. Epub 2007 Sep 19.
10
Six-helix and eight-helix DNA nanotubes assembled from half-tubes.由半管组装而成的六螺旋和八螺旋DNA纳米管。
Nano Lett. 2007 Jun;7(6):1757-63. doi: 10.1021/nl070828k. Epub 2007 May 15.