mRNA-Initiated, Three-Dimensional DNA Amplifier Able to Function inside Living Cells.
mRNA-Initiated, Three-Dimensional DNA Amplifier Able to Function inside Living Cells.
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DOI：
10.1021/jacs.7b09789
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发表时间：
2018-01-10
影响因子：
15
通讯作者：
Tan W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
He L;Lu D;Liang H;Xie S;Zhang X;Liu Q;Yuan Q;Tan W
DNA分子机器在生物标志物发现和生物活性调节等领域显示出巨大的前景，但在生命系统中操作具有特定功能的DNA机器仍然极具挑战性。尽管DNA机器已经被设计成具有精确的分子水平规格，但由于核酸分子的良好特征，一些内在的缺陷，如细胞渗透性差和在复杂细胞质环境中的脆弱性仍然存在。为了解决这些问题，我们在此报告了一种分子工程的熵驱动的三维DNA放大器（EDTD），它可以在活细胞内响应特定的mRNA靶点。特别是，mRNA靶/EDTD相互作用可以特异性地启动活细胞内的自主DNA回路，这是由于专有的熵驱动力，从而为mRNA的超灵敏检测提供了巨大的信号放大。此外，由于DNA放大器中独特的DNA四面体框架的分子工程，EDTD表现出显著增强的生物稳定性和细胞摄取效率，这是用于体内应用的DNA机器的先决条件。这种可编程DNA机器提供了一种用于检测细胞内生物标志物的简单且模块化的扩增机制。此外，这项研究提供了一个潜在的有价值的分子工具，了解细胞系统的化学，并提供了一个设计蓝图，进一步扩大DNA纳米技术在生命系统。
DNA molecular machines show great promise in fields such as biomarker discovery and biological activity regulation, but operating DNA machines with specific functions within living systems remains extremely challenging. Although DNA machines have been engineered with exact molecular-level specifications, some intrinsic imperfections such as poor cell permeation and fragility in complex cytoplasmic milieu persist due to the well-established character of nucleic acid molecules. To circumvent these problems, we herein report a molecularly engineered, entropy-driven three-dimensional DNA amplifier (EDTD) that can operate inside living cells in response to a specific mRNA target. In particular, mRNA target/EDTD interaction can specifically initiate an autonomous DNA circuit inside living cells owing to the exclusive entropy-driven force, thus providing enormous signal amplification for ultrasensitive detection of the mRNA. Moreover, owing to molecular engineering of a unique DNA tetrahedral framework into the DNA amplifier, EDTD exhibits significantly enhanced biostability and cellular uptake efficiency, which are prerequisites for DNA machines used for in vivo applications. This programmable DNA machine presents a simple and modular amplification mechanism for the detection of intracellular biomarkers. Moreover, this study provides a potentially valuable molecular tool for understanding the chemistry of cellular systems and offers a design blueprint for further expansion of DNA nanotechnology in living systems.
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DOI：
10.1002/anie.201703540
发表时间：
2017-07-17
期刊：
Angewandte Chemie (International ed. in English)
影响因子：
--
作者：
Wu Z;Fan H;Satyavolu NSR;Wang W;Lake R;Jiang JH;Lu Y
通讯作者：
Lu Y
模仿适应性免疫反应基本功能步骤的级联反应网络
影响因子：
21.8
作者：
Han D;Wu C;You M;Zhang T;Wan S;Chen T;Qiu L;Zheng Z;Liang H;Tan W
通讯作者：
Tan W
影响因子：
16.6
作者：
Peng H;Li XF;Zhang H;Le XC
通讯作者：
Le XC
影响因子：
17.1
作者：
He L;Lu DQ;Liang H;Xie S;Luo C;Hu M;Xu L;Zhang X;Tan W
通讯作者：
Tan W
影响因子：
7.4
作者：
Wu, Yanrong;Yang, Chaoyong James;Tan, Weihong
通讯作者：
Tan, Weihong