研究人员'油漆'世界上最小的蒙娜丽莎

加州理工学院的一个科学家小组用DNA创造了最小的蒙娜丽莎版本。这项工作在自然杂志上发表的一篇论文中有所描述。

2006年，加州理工学院教授保罗·罗特蒙德(Paul Rothemund)开发了一种称为“DNA折纸”的方法，将长链DNA折叠成规定的形状。

现在，加州理工学院的研究员Lulu Qian博士及其同事已经开发出一种廉价的方法，通过这种方法，DNA折纸可以自组装成具有完全可定制图案的大型阵列，从而创建一种可以显示任何图像的画布。

作者解释说：“尽管DNA可能最有名的是编码生物的遗传信息，但该分子也是一种极好的化学构建块。”

“单链DNA分子由称为核苷酸的较小分子组成 - 缩写为A，T，C和G - 以字符串或序列排列。”

“单链DNA分子中的核苷酸可以与另一条单链的核苷酸键合形成双链DNA，但核苷酸只能以非常特殊的方式结合：带有T的A核苷酸或带有G的C核苷酸。严格的基础配对“规则”可以设计DNA折纸。“

“为了制作一个单一的DNA折纸，只需要一条长的单链DNA和许多较短的单链 - 称为钉书钉 - 设计用于绑定长链上的多个指定位置。当短钉和长股在试管中组合时，钉将长股的区域拉到一起，使其自身折叠成所需的形状。

“大型DNA帆布由许多较小的方形折纸砖组装而成，就像把拼图拼凑在一起一样。可以选择性地将分子连接到钉上，以产生可以使用原子力显微镜观察到的凸起图案。“

为了展示他们的方法，称为“分形组装”，钱博士和合着者创造了世界上最小的莱昂纳多达芬奇的蒙娜丽莎娱乐。

他们解释说：“我们开发的软件可以拍摄蒙娜丽莎等图像，将其分成小方块，并确定构成这些方块所需的DNA序列。”

“接下来，我们的挑战是让这些部分自组装成一个重建蒙娜丽莎的上层建筑。”

“我们可以制作每个具有独特边缘订书钉的瓷砖，这样它们只能绑定到某些其他瓷砖并自组装成上层建筑中的独特位置，但是我们必须拥有数百个独特的边缘，这不仅非常这项研究的第一作者Grigory Tikhomirov博士说，这种方法很难设计，但合成起来也非常昂贵。

“我们只想使用少量不同的边缘订书钉，但仍能将所有瓷砖放在正确的位置。”

“做到这一点的关键是分阶段组装瓷砖，比如组装拼图的小区域，然后组装这些区域以制作更大的区域，最后将更大的区域放在一起，制作完成的拼图。”

“每个迷你拼图使用相同的四个边缘，但因为这些拼图是分开组装的，所以没有风险，例如角落拼贴在错误的角落。”

该团队的最终结构比Rothemund教授在2006年设计的原始DNA折纸结构大64倍。

值得注意的是，由于相同边缘相互作用的再循环，组装这种DNA上层结构所需的不同DNA链的数量与Rothemund教授的原始折纸大致相同。

“这应该使新方法同样可以负担得起，”钱博士指出。

使用软件工具和自动液体处理技术，从DNA链中设计和组装了几种其他模式，包括真人大小的细菌肖像和细菌大小的公鸡肖像。

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