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在 DNA 轮烷中用于大环流动性的可逆光开关。

Reversible light switch for macrocycle mobility in a DNA rotaxane.

机构信息

LIMES Institute, Chemical Biology & Medicinal Chemistry Unit, c/o Kekulé Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Gerhard-Domagk-Strasse 1, 53121 Bonn, Germany.

出版信息

J Am Chem Soc. 2012 Jul 25;134(29):11884-7. doi: 10.1021/ja3042096. Epub 2012 Jul 16.

DOI:10.1021/ja3042096
PMID:22780815
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3404550/
Abstract

A recent trend in DNA nanotechnology consists of the assembly of architectures with dynamic properties that can be regulated by employing external stimuli. Reversible processes are important for implementing molecular motion into DNA architectures as they allow for the regeneration of the original state. Here we describe two different approaches for the reversible switching of a double-stranded DNA rotaxane architecture from a stationary pseudorotaxane mode into a state with movable components. Both states only marginally differ in their respective topologies but their mechanical properties are fundamentally different. In the two approaches, the switching operation is based on strand-displacement reactions. One of them employs toehold-extended oligodeoxynucleotides whereas in the other one the switching is achieved by light-irradiation. In both cases, multiple back and forth switching between the stationary and the mobile states was achieved in nearly quantitative fashion. The ability to reversibly operate mechanical motion in an interlocked DNA nanostructure opens exciting new avenues in DNA nanotechnology.

摘要

DNA 纳米技术的一个最新趋势是构建具有动态特性的结构,这些结构可以通过外部刺激来调节。在将分子运动引入 DNA 结构中时,可逆过程很重要,因为它们允许原始状态的再生。在这里,我们描述了两种不同的方法,可将双链 DNA 轮烷结构从固定的假轮烷模式可逆切换到具有可移动组件的状态。这两种状态在各自的拓扑结构上仅略有不同,但它们的机械性能却截然不同。在这两种方法中,切换操作基于链置换反应。其中一种方法使用了带延伸臂的寡脱氧核苷酸,而另一种方法则通过光照射来实现切换。在这两种情况下,都可以近乎定量的方式在固定状态和移动状态之间进行多次来回切换。在互锁 DNA 纳米结构中可逆地操作机械运动的能力为 DNA 纳米技术开辟了令人兴奋的新途径。

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