基于DNA自組裝納米結(jié)構(gòu)用于人工雙酶體系的構(gòu)建和調(diào)控.pdf

1、酶（Enzyme）是具有催化功能的高分子物質(zhì)[1-3]，在生物體內(nèi)發(fā)揮著非常廣泛的功能。信號傳導(dǎo)和細(xì)胞活動的調(diào)控都離不開酶。大多數(shù)酶可以大大提高其催化的反應(yīng)速率。長久以來，人們對酶的組成以及催化機理等方面做了許多的研究[4-7]。目前大部分酶分子反應(yīng)都是通過溫度，pH值等條件來進(jìn)行調(diào)控[8,9]。但是大部分酶反應(yīng)都是在細(xì)胞內(nèi)狹小的限制空間中進(jìn)行的，所處的環(huán)境也多是溫和的。那么如何模擬細(xì)胞中酶分子所處的真實環(huán)境以及對它們的酶反應(yīng)會有何影響

2、等問題，成為一個重要挑戰(zhàn)。
　　DNA不僅是一類帶有遺傳信息的生物大分子，也是高分子納米材料[10]。隨著DNA納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基于DNA分子的序列特異性識別性能及精確的納米尺寸，人們利用DNA的堿基互補配對原則，通過特定的設(shè)計和自組裝構(gòu)建了一系列剛性良好、形狀可控且具有精確定位功能的納米級結(jié)構(gòu)。人們使用pH方法調(diào)控DNA納米折紙形成的很少，大多數(shù)都是采用加熱或變性劑方法合成DNA納米結(jié)構(gòu)。迄今為止，人們利用折紙術(shù)已經(jīng)構(gòu)建了各

3、種復(fù)雜精細(xì)的二維和三維納米結(jié)構(gòu)。這些DNA納米結(jié)構(gòu)既可以作為模板，精確引導(dǎo)蛋白質(zhì)、金屬納米粒子、量子點的組裝排布，又被廣泛應(yīng)用于生物芯片，藥物傳輸，疾病檢測等領(lǐng)域。
　　在本文中，我們開發(fā)了一種簡單且有效的組裝折紙結(jié)構(gòu)的方法，研究pH調(diào)控DNA納米折紙結(jié)構(gòu)的形成情況。同時，本文構(gòu)建了二維DNA納米方塊和三維DNA納米圓筒以及對納米圓筒進(jìn)行分離純化，并對雙酶體系（葡萄糖氧化酶和辣根過氧化物酶）組裝到這些納米結(jié)構(gòu)上的酶聯(lián)活性進(jìn)行了研究

4、。實驗結(jié)果表明當(dāng)雙酶體系排布在一定距離的納米結(jié)構(gòu)上時，其酶聯(lián)反應(yīng)速率都要比自由溶液中的快。由于納米圓筒結(jié)構(gòu)起到三維空間的限域作用，而納米方塊為平面結(jié)構(gòu)，我們發(fā)現(xiàn)組裝到納米圓筒上的雙酶體系的酶聯(lián)活性高于方塊上同樣距離排布的酶聯(lián)活;同時發(fā)現(xiàn)排布在圓筒里面的酶聯(lián)活性高于圓筒外面的活性，是因為圓筒的緊密排布起到很好的圍墻作用，限制中間產(chǎn)物在圓筒里面擴散。我們認(rèn)為這種模擬能更真實地反應(yīng)細(xì)胞中的酶分子實際所處的擁擠環(huán)境，這為了解細(xì)胞內(nèi)酶反應(yīng)提供了很