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高亲和性主体-客体识别用于高效组装和 DNA 纳米结构的酶响应性。

High-Affinity Host-Guest Recognition for Efficient Assembly and Enzymatic Responsiveness of DNA Nanostructures.

机构信息

School of Molecular Sciences, Arizona State University, Tempe, AZ, 85287, USA.

Biodesign Center for Molecular Design and Biomimetics, Arizona State University, Tempe, AZ, 85287, USA.

出版信息

Small. 2024 Mar;20(9):e2307585. doi: 10.1002/smll.202307585. Epub 2023 Oct 17.

DOI:10.1002/smll.202307585
PMID:37849034
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10922742/
Abstract

The combination of multiple orthogonal interactions enables hierarchical complexity in self-assembled nanoscale materials. Here, efficient supramolecular polymerization of DNA origami nanostructures is demonstrated using a multivalent display of small molecule host-guest interactions. Modification of DNA strands with cucurbit[7]uril (CB[7]) and its adamantane guest, yielding a supramolecular complex with an affinity of order 10 m , directs hierarchical assembly of origami monomers into 1D nanofibers. This affinity regime enables efficient polymerization; a lower-affinity β-cyclodextrin-adamantane complex does not promote extended structures at a similar valency. Finally, the utility of the high-affinity CB[7]-adamantane interactions is exploited to enable responsive enzymatic actuation of origami nanofibers assembled using peptide linkers. This work demonstrates the power of high-affinity CB[7]-guest recognition as an orthogonal axis to drive self-assembly in DNA nanotechnology.

摘要

多种正交相互作用的结合使自组装纳米材料具有层次复杂性。在这里,通过小分子主客体相互作用的多价显示,证明了 DNA 折纸纳米结构的高效超分子聚合。通过用葫芦[7]脲(CB[7])及其金刚烷客体修饰 DNA 链,生成具有 10m 数量级亲和力的超分子复合物,指导折纸单体分级组装成 1D 纳米纤维。这种亲和力范围使聚合效率更高;低亲和力的β-环糊精-金刚烷复合物在类似价态下不会促进扩展结构。最后,利用高亲和力的 CB[7]-金刚烷相互作用,使使用肽接头组装的折纸纳米纤维能够响应酶的驱动。这项工作证明了高亲和力 CB[7]-客体识别作为驱动 DNA 纳米技术中自组装的正交轴的强大功能。

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