奈米科學：奈米籠顯著促進生物分子的結構形成！

奈米科學：奈米籠顯著促進生物分子的結構形成！

大分子經常折疊並在細胞內展開。它們多樣化的三維結構有助於確定它們的功能。了解分子折疊可以揭示可能影響疾病，癌症和過敏的複雜物理過程。

G-四鏈體是鳥嘌呤核酸組，即DNA序列中的’G’，形成看起來像未來主義的三層辦公樓的特定形狀。他們長期被認為沒有生物學功能，但現在被認為有助於調節基因表達，包括疾病。了解這些化合物折疊成超緊密空間時所經歷的物理過程，有一天可能會有助於開發針對它們的藥物治療。

進行實驗以了解在狹窄區域中的折疊過程是非常具有挑戰性的，因為它不僅容易干擾僅幾奈米長的目標分子，而且還容易干擾周圍的基礎設施，這只是一小部分。

由Hiroshi Sugiyama和京都大學綜合細胞材料科學研究所（iCeMS）的Masayuki Endo主管的團隊與肯特州立大學的團隊合作設計了成功操作奈米籠內G-四鏈體的結構和實驗系統，奈米籠也是由DNA制成的。該團隊測量了不同大小的空間如何影響這些分子的熱力學穩定性和展開和折疊動力學。

「在受限的奈米空間下，G-四鏈體結構顯示出前所未有的快速折疊動力學，具有增加的機械和熱力學穩定性，這直接支持理論預測，」研究人員在他們最近發表在「自然奈米技術」雜誌上的研究中得出結論。

研究人員用DNA構建了矩形奈米籠，它們圍繞著一個G-四鏈體分子。由更多DNA組成的系鏈將分子連接到兩個珠子上。由稱為光學鑷子的雷射控制的珠子對分子施加力。這促使分子展開然後再折疊。奈米籠和靶之間沒有干擾，因為它們都具有負電荷並且像磁鐵一樣相互排斥。

該團隊建造了小型，中型和大型奈米籠。與沒有奈米籠的分子相比，分子在中小奈米籠中展開並重折疊快100倍。

該研究結果支持該領域其他研究人員的預測，但這是分子與籠子之間沒有相互作用的第一次證明。研究人員預計該方法可用於使用更精確設計的奈米籠來觀察其他生物分子，如蛋白質。