TSRI-forskare visar repurposing av DNA för att skapa nya vikter

DNA evolved för att lagra genetisk information, men i princip denna sakkunnig, kedja-något liknande molekyl kan också anpassas för att göra nya material. Kemister på Det Scripps Forskningsinstitut (TSRI) har nu publicerat en viktig demonstration av denna repurposing av DNA för att skapa nya vikter med möjlighetläkarundersökningapplikationer.

Diagram av enzymet (apelsin) som encapsulating 2' - azido--DNA/DNAhydrogel (det ArtighetRomesberg Labbet)

TSRIS Floyd Romesberg och Tingjian Chen, i en studie som direktanslutet publiceras i kemin förar journal över Angewandte Chemie som visas att de kunde göra flera potentiellt värdesak kemiska ändringar till DNA-nucleotides och användbart antal för jordbruksprodukter av den ändrade DNAEN. Kemisterna visade deras nytt att närma sig av danande enbaserad bevattna-absorberande hydrogel som ultimately kan ha multipelläkarundersökning och vetenskapligt bruk.

”Har DNA någon unik rekvisita som ett materiellt, och med denna nya kapacitet att ändra den och reproducera den lik det normalaDNA, kan vi egentligen börja att undersöka några intressera potentiella applikationer,”, sade Romesberg, en professor av kemi på TSRI.

Romesbergs laboratorium över det förgångna årtiondet har hjälpt banbrytande metoder för danande ändrad DNA, med det ultimat målet av framkallande nya mediciner för värdesaken, sonder, och bildar konstgjort liv för material även. Laget nedde en viktig milstolpe i fjol med en bedrift som anmäldes i NaturKemi: utvecklingen av ett konstgjort enzym för DNA-polymerase, som kan göra, kopierar av ändrad DNA, mycket, som det normalaDNA-polymerases reproducerar det normalaDNA.

DNA-ändringarna testade däri studien som var involverad endast tillbehöret av fluor (F) eller methoxy hälfter (O-CH3) till sockerryggraden av DNA-nucleotidesändringar som i den skulle principen förbättra rekvisitan av DNA-baserade droger. I den nya studien visade Chen och Romesberg flera andra ändringar, som deras polymerase SFM4-3 kan reproducera och, i så att göra, öppnade dörren till designen av ändrad DNA för ett mycket mer bred spänner av applikationer.

En av de nya ändringarna tillfogar en azido grupp (N3), ett lämpligt tillbehör pekar för många andra molekylar via en förhållandevis lätt uppsättning av kallade tekniker ”klickar kemi,” också bana väg för på TSRI. TSRI-kemisterna visade, att polymerasen SFM4-3 kan reproducera azido-ändrade nucleotides med adekvat trohet och kan exponentially förstärka strandar av denna ändrade DNA genom att använda en allmänninglaboratoriummetod, polymerasen kedjar reaktion (PCR). Klicka kemi kan därefter vara van vid tillfogar några av en bred variation av olika molekylar till DNAEN via den azido gruppen.

”Med azido-DNAEN och klicka kemi, var vi kompetent till functionalized DNA för jordbruksprodukter högt, inklusive DNA som ändras med en intensiv koncentration av fluorescerande fyrmolekylar, och DNA som markeras med ett kemiskt handtag som kallas biotin,”, sade Chen, som är en postdoctoral forskningbundsförvant i det Romesberg Laboratoriumet.

Forskarna i en använd mer avancerad demonstration klickar kemi för att fästa multipelDNA strandar till en central, azido-ändrad DNA strandar, att skapa ”buteljerar borstar” strukturerar. De använde därefter enheten för att förstärka DNA via PCR för att erhålla ett stort kopplar ihop av DNA det; till deras överrrakning; bildade en hydrogel, när De är utsatt för att bevattna.

”Är Hydrogels en fokusera av storen intresserar dessa dagar, därför att de har potentiella applikationer för en radda, fast det finns förhållandevis få väg för deras kontrollerade produktion,” Romesberg sade.

Den nya DNA-baserade hydrogelen vände ut för att ha någon fängslande rekvisita. Chen och Romesberg grundar att de kunde upplösa den med DNA-klipp enzym och mer sistnämnd reform det i någon önskad form genom att använda DNA-sammanfogande enzym och att låta dem bilda och reform som hydrogelen med det nya stall strukturerar. Testa proteiner som förläggas inom hydrogelen behöll också, deras biochemical aktivitet.

”Bildar Vi funderare som denna hydrogel kan ha applikationer att spänna från romanen, av drogleverans till växa av celler i tredimensionella kulturer,”, sade Chen.

Forskarna visade att polymerasen SFM4-3 också kan vara den van vid replicaten och förstärka DNA som har ändrats med tre andra typer av tillägg till ryggradsockret: en den (Cl) chloro eller amino grupp (NH2), eller hydroxylgrupp (OH) sammanslutningar med ryggraden att bilda ett arabinosesocker.

Chen och Romesberg söker efter nu extra DNA-ändringar som kan reproduceras genom att använda polymerasen SFM4-3. Samtidigt förföljer forskarna specifika applikationer av deras ändrade DNA, inklusive nya hydrogels.

”Givet, att DNA kan ha olikt, ordnar, som ger olik rekvisita, oss kan även starta till funderare om evolving nanomaterials med önskade aktiviteter,”, sade Romesberg.

Källa: http://www.scripps.edu/news/press/2017/20171010RomesbergChin.html