著名華裔科學家最新Science獲技術突破

　　來自美國亞利桑那州立大學的研究人員在一項最新成果中，獲得了解決一種關鍵設計難題的新辦法，這將能令研究人員生成各種各樣的2維和3維結構，從而推動DNA納米技術新興領域的發展。

　　領導這一研究的是亞利桑那州立大學顏顥教授，顏顥早年畢業于山東大學，這位以自己獨特的技術成果在學術界打出一片天空的華裔科學家，多年來在Science，Nature雜志上發表了多項重要的成果，備受關注（專訪顏顥：科學與藝術——大美天成）。

　　DNA不僅僅是生命的密碼，它還是制造納米級構件和設備的通用元件。通過現代生物技術，我們可以制造出很長的DNA分子，上面排列著根據意愿選擇的構建模塊序列，這為DNA的應用開辟了廣闊的新天地，而不僅限于自然界中生物進化的領域。

　　顏顥的研究小組就利用結構DNA納米技術（利用了DNA作為遺傳信息編碼聚合物的優點，通過DNA分子卓越的自組裝和識別能力實現精確的納米構架，就如同納米機械在工作一樣），構建了許多重要的結構，如特洛伊木馬結構——用以提高藥物輸送到癌細胞的效率，導電金納米線，單分子傳感器和可編程的分子機器人。

　　現在他們又繼續在分子水平上探索著這些結構的幾何和物理限制。“這一領域的研究人員對于構建線性或者網狀的結構，十分感興趣，”顏顥說，“我們需要研發出新的設計思路，來構建更加復雜的三維結構。”

　　在最新這項研究中，他們完成了類似線框，分子鑷子，剪刀，螺絲，手風扇，甚至是一張蜘蛛網之類的2維和3維結構，十分有趣。這一研究成果公布在3月22日出版的Science雜志上。

　　通過一種“自下而上”扭曲技術，研究人員將分子樂高設計的關鍵點聚焦于一種稱為Holliday交叉（Holliday junction，HJ）的DNA結構上。在自然界中，這種十字形，雙疊DNA結構就像是遺傳機制中的十字路口，兩個獨立的DNA螺旋能用于交換遺傳信息。Holliday交叉帶來了地球上各種各樣的生物，并確保后代具有來自母親和父親DNA信息的獨特重組。

　　在自然界里，Holliday交叉能以約60度角的角度扭曲雙疊DNA鏈，這是交換基因的一個完美角度，但有時對于DNA納米技術的科學家來說，這并不是好消息，因為這限制了其結構的設計規則。

　　“原則上，你可以利用這個支架橫向連接多個層，”然而，當你需要構建垂直方向結構時，DNA的極性就會導致無法構建多層，“我們需要做的是把這個角度旋轉過來，進行力量連接”。

　　研究人員通過改變每個Holliday交叉之間DNA的長度，使得Holliday交叉中幾何形狀發生了非常規的重排，令這個交叉更加靈活，并首次能在垂直方向上構建結構。顏教授將其稱為燒烤架形狀，DNA燒烤架。

　　“我們驚訝的發現這能奏效！”他說，“一旦能完成這樣的工作，那么就很容易進行新的設計了。如果你被傳統規則所束縛，就很難走出新的一步，一旦你走出了這一步，形勢就變得明確了。”