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核酸工学: 遺伝および一般的な材料として工学 DNA

ダンルオ生物的および環境工学コーネル大学の部門教授
対応する著者: dl79@cornell.edu

なぜ DNA か。

DNA は偽りなくすばらしい材料です。 生物学的に、それは遺伝子の規則および蛋白質の生産のための遺伝コードを運ぶ情報蓄積の分子です。 それは本質的に生命が成っているものからです。 機械的に、 DNA は構成および長さによって堅くまたは適用範囲が広く、調整可能である場合もあります。 物理的に、 DNA は直径の非常に小型の 2 だけナノメーターです; けれども長さは解像度とカスタマイズ可能約 0.34 nm です。

核酸は単量体ヌクレオチドの鎖で構成される高分子です。 生物化学でこれらの分子はセル内の遺伝情報または形式の構造を運びます。 共通の核酸はですデオキシリボ核酸 (DNA) およびリボ核酸 (RNA)

デオキシリボ核酸 (DNA) はすべての知られていた生きている有機体およびあるウイルスの開発そして作用で使用される遺伝命令を含んでいる核酸です。

リボ核酸 (RNA) はヌクレオチドの単位の長い鎖から成っている生物学的に重要なタイプの分子です。 RNA は DNA に非常に類似していますが、少数の重要な構造細部で異なります。

化学的に、 DNA は水溶性、安定している (ミイラについて考えて下さい)、無毒 (寿司について考えて下さい)、 biocompatible および生物分解性です。 DNA は生きているセルおよび機械 (例えば、 DNA のシンセサイザ) を含むいろいろなソースから得ることができます。 DNA はまたプログラムすることができます。 最も一義的に、たくさんのオングストロームのレベル確度で DNA を処理するために用いることができる異なった酵素は展開しました。

従って、 DNA はナノテクノロジーおよび nanobiotechnology 両方に理想的なプラットホームをように追加材料のブロック提供します。 唯一の生体物質ともはやみなされないこと教授 Nadrian Seeman および他、 DNA の開拓作業がそう多くの方法で使用されたので。

核酸工学

コルネルのダンルオ教授のグループは核酸の設計に現実の世界のアプリケーションのための本当ポリマーとして (DNA および RNA) 焦点を合わせました。 作業は小説、高い収穫および低価格のそして十分に DNA の生物的および非生物的特性を利用するシンプルな設計を用いる大きさスケール DNA 材料を作成することを目指します。

ブランチされた DNA (X 型、 Y 字型、等) を使用して、ルオのグループは木型 DNA (dendrimers そっくりの DNA、か DL-DNA)、 DNA の nanobarcodes、 DNA のヒドロゲル、 DNA の liposomes および DNA 組織された nanoparticles を構築しました。 最近、ルオのグループはユニバーサル nanoscale の物質的なブロックとして DNA ベース、異方性の、ブランチされた、および crosslinkable 単量体を (「ABC 単量体」と名づけられる) 開発しました。

これらの DNA ABC の単量体を使用して、ルオのグループは DNA ポリマーが病原体 DNA の前でしか総合することができない 「ターゲット主導の重合」プロセスを発明しました。 重合プロセスはポリマー内のシグナル自体を増幅しま、正確で、敏感な分子感知を可能にします。 技術に診断の、また複数の薬剤配達の広いアプリケーションがあります。

さらに、 1D nano ワイヤー、第 2 超格子、 3D supracrystals および支えがない単一層シートはソフト石版印刷によってナノメーターの形状とオルガナイザーとして DNA の使用によって達成されました。 非常に最近 (2009 年に)、ルオのグループは生体細胞なしで多量の蛋白質をことができる DNA のゲルを作成しました (「蛋白質作成のゲル」か 「P ゲル」と名づけられる作り出す)。 P ゲルは試験管のゲルベースの化学反応にセルの中から正常に中央教義を変換します。 クローニング、変形およびセル培養は蛋白質の生産のためにもはや必要とされません。

ルオのグループは P ゲルが蛋白質を効率的かつ効果的に作り出すこと、また設計するためのプラットホームの技術になることを想像します。 なお、ルオのグループは 「忘れられない」 DNA のゲルを作成しました。 これらの例は事実核酸を通して 1 つを設計することが新しい特性および実世界のアプリケーションと DNA によって新しい材料を作成できること DNA が遺伝両方であるというおよび一般的な材料を、そして説明します。 より多くの情報に関しては、ルオのグループからの最近の (最後で 5 年) 出版物を参照して下さい。


参照

1. N. 公園、 J.S. Kahn、 E.J. Rice、 M.R. Hartman、 H. Funabashi、 J. Xu、 S.H. Um、 D. ルオの高い収穫 P ゲルからのセルなしの蛋白質の生産、性質のプロトコル、 4 1759-1770 (2009 年)
2. J.B. リー、 Y.H. Roh、 S. Um、 H. Funabashi、 W. チェン、 J.J. Cha、 P. Kiatwuthinon、 D.A. Muller、 D. ルオの DNA ベースの ABC の単量体からの多機能 nano アーキテクチャ、性質のナノテクノロジー、 4、 430-436 (2009 年)
3. W. チェン、 M.J. Campolongo、 J.J. Cha、 S.J. タン、 C.C. Umbach、 D.A. Muller、 D. ルオの DNA (記事) によって制御される支えがない Nanoparticle の超格子シート性質材料、 8、 519-525 (2009 年)
4. N. 公園、 S.H. Um、 H. Funabashi、 J. Xu、 D. ルオの A のセルなしの蛋白質ゲルを、 (記事)、性質材料、 8、 432-437 作り出します (2009 年)
5. W. チェン、 N. Park、 M.T. ウォルター、 M.R. Hartman、 D. ルオ、 Nanopatterning は Microdroplets (カバー・ストーリー) の性質のナノテクノロジー、 3、 682-690 の形成によって Nanoparticle の超格子を自己組み立てました (2008 年)
6. S. Um、 J. リー、 N. Park、 S. Kwon、 C. Umbach、 D. ルオの酵素は DNA のヒドロゲル、性質材料 5、 797-801 のアセンブリに触媒作用を及ぼしました (2006 年)
7. S. Um、 J. リー、 S. Kwon、 D. ルオの DNA の nanobarcodes、性質のプロトコル 1、 995-1000 (2006 年)
8. Y. 李、 Y. Cu および D. ルオの多重型にされた病原体の検出、性質の人間工学 23、 885-889 のための DNA の蛍光性の nanobarcodes (2005 年)
9. Y. 李、 Y.D. Tseng、 S.Y. Kown の L. の d'Espaux、 J.S. Bunch、 P.L McEuen および D. ルオ。 dendrimer そっくりの DNA の制御装置。 性質材料、 3、 38-42 (2004 年)

、版権 AZoNano.com ダンルオ (コーネル大学) 教授

Date Added: Dec 6, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:20

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