ДНК нанотехнологии

ДНК нанотехнологии (англ. DNA nanotechnology) - раздел нанотехнологий, изучающий уникальные свойства ДНК и других нуклеиновых кислот, позволяющие создавать на их основе четко заданные структуры. ДНК, таким образом, используется как структурный материал, а не носитель генетической информации. Имеются возможные приложения в молекулярной самосборке и ДНК вычислениях. ДНК нанотехнологии используют разветвленные ДНК структуры для создания ДНК комплексов с полезными свойствами. Ось молекулы ДНК обычно линейная, неразветвленная. Тем не менее, можно создать молекулы ДНК, имеющие разветвления. Например, можно создать четырехлучевое разветвление, используя четыре индивидуальные ДНК цепи, комплементарные друг другу в правильной конфигурации. Это четырехлучевое соединение является неподвижной формой структуры Холлидея (структура с перекрещивающимися цепями). Соединения можно использовать в более сложных молекулах. Наиболее важная из них - «двойной мост» или DX фрагмент. В нем два ДНК дуплекса расположены один за другим и имеют две точки соединения, где цепочки от одного дуплекса пересекаются с цепочками другого. DX фрагмент используется как строительный блок для крупных ДНК комплексов. DX фрагменты используются в мозаичных массивах, а также их можно использовать для образования пустых трубок диаметром 4-20 нм, аналогичных углеродным нанотрубкам. Но, в отличие от последних, ДНК нанотрубки более гибки и являются плохими проводниками.

Тезаурус 

ДНК нанотехнологии (DNA nanotechnology)

Тематический раздел (поле): Наноэлектроника, Наномедицина, Наноматериалы

Функциональный разряд: Технология

Аскрипторы: ДНК-оригами, ДНК – ассемблеры

 

Отношения иерархические (род-вид): ДНК нанотехнологии → Наномедицина, Нанотехнологии для сельского хозяйства → Нанобиотехнологии → Нанотехнологии

Отношения ассоциативные: ДНК нанотехнологии ~ ДНК-оригами, ДНК-нанотрубки, Молекулярная самосборка, ДНК-компьютеры

Литература по теме

1. Seeman, Nadrian C. (1 November 1999). "DNA Engineering and its Application to Nanotechnology". Trends in Biotechnology 17 (11): 437–443
2. Seeman, Nadrian C. (January 2001). "DNA Nicks and Nodes and Nanotechnology". Nano Letters 1 (1): 22–26
3. Mao, Chengde (December 2004). "The Emergence of Complexity: Lessons from DNA". PLoS Biology 2 (12): 2036–2038
4. Kumara, Mudalige T. (July 2008). "Assembly pathway analysis of DNA nanostructures and the construction of parallel motifs". Nano Letters 8 (7): 1971–1977
5. Winfree, Erik; Liu, Furong; Wenzler, Lisa A. & Seeman, Nadrian C. (6 August 1998). "Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals". Nature 394: 529–544
6. Liu, Furong; Sha, Ruojie & Seeman, Nadrian C. (10 February 1999). "Modifying the Surface Features of Two-Dimensional DNA Crystals". Journal of the American Chemical Society 121 (5): 917–922
7. Rothemund, Paul W. K.; Ekani-Nkodo, Axel; Papadakis, Nick; Kumar, Ashish; Fygenson, Deborah Kuchnir & Winfree, Erik (22 December 2004). "Design and Characterization of Programmable DNA Nanotubes". Journal of the American Chemical Society 126 (50): 16344–16352
8. Mao, Chengde; Sun, Weiqiong & Seeman, Nadrian C. (16 June 1999). "Designed Two-Dimensional DNA Holliday Junction Arrays Visualized by Atomic Force Microscopy". Journal of the American Chemical Society 121 (23): 5437–5443
9. Constantinou, Pamela E.; Wang, Tong; Kopatsch, Jens; Israel, Lisa B.; Zhang, Xiaoping; Ding, Baoquan; Sherman, William B.; Wang, Xing; Zheng, Jianping; Sha, Ruojie & Seeman, Nadrian C. (2006). "Double cohesion in structural DNA nanotechnology". Organic and Biomolecular Chemistry 4: 3414–3419
10. Mathieu, Frederick; Liao, Shiping; Kopatsch, Jens; Wang, Tong; Mao, Chengde & Seeman, Nadrian C. (April 2005). "Six-Helix Bundles Designed from DNA". Nano Letters 5 (4): 661–665
11. Rothemund, Paul W. K. (2006). "Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns". Nature 440: 297–302
12. Zhang, Yuwen; Seeman, Nadrian C. (1994). "Construction of a DNA-truncated octahedron". Journal of the American Chemical Society 116 (5): 1661–1669
13. Shih, William M.; Quispe, Joel D.; Joyce, Gerald F. (12 February 2004). "A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron". Nature 427: 618–621
14. Goodman, R.P.; Schaap, I.A.T.; Tardin, C.F.; Erben, C.M.; Berry, R.M.; Schmidt, C.F.; Turberfield, A.J. (9 December 2005). "Rapid chiral assembly of rigid DNA building blocks for molecular nanofabrication". Science 310 (5754): 1661–1665
15. Yurke, Bernard; Turberfield, Andrew J.; Mills, Allen P., Jr; Simmel, Friedrich C. & Neumann, Jennifer L. (10 August 2000). "A DNA-fuelled molecular machine made of DNA". Nature 406: 605–609
16. Mao, Chengde; Sun, Weiqiong; Shen, Zhiyong & Seeman, Nadrian C. (14 January 1999). "A DNA Nanomechanical Device Based on the B-Z Transition". Nature 397: 144–146
17. Rothemund, Paul W. K.; Papadakis, Nick & Winfree, Erik (December 2004). "Algorithmic Self-Assembly of DNA Sierpinski Triangles". PLoS Biology 2 (12): 2041–2053
18. Zheng, Jiwen; Constantinou, Pamela E.; Micheel, Christine; Alivisatos, A. Paul; Kiehl, Richard A. & Seeman Nadrian C. (2006). "2D Nanoparticle Arrays Show the Organizational Power of Robust DNA Motifs". Nano Letters 6: 1502–1504
19. Keren, K.; Kinneret Keren, Rotem S. Berman, Evgeny Buchstab, Uri Sivan, Erez Braun (November 2003). "DNA-Templated Carbon Nanotube Field-Effect Transistor". Science 302 (6549): 1380–1382  
20. Article DNA nanotechnology from Wikipedia, the Free Enciclopedia. Available under the license Creative Commons Attribution-Share Alike