生物医学に関する洞察 オープンアクセス

抽象的な

DNAナノテクノロジーの開発と分子医学・生物学における利用

チャクラボルティ AK、ロイ T、モンダル S

DNAは、リン酸-2'デオキシリボース-有機窒素塩基というシンプルで安定した構成要素を持つ遺伝物質で、2本の反平行鎖のAT-GC対合によるユニークな3D構造を持っています。固体または溶液中のDNAは電子の優れたキャリアであり、多くのタンパク質、有機分子、金属イオンとの結合効率が高く、生体適合性があります。銀-金ナノ粒子やカーボンナノ粒子のナノテクノロジーの出現により、DNAは現在、ナノテクノロジー材料の優れた供給源として利用されています。DNAナノテクノロジーでは、ワトソン-クリックDNA分子は、糖とリン酸酸素と塩基窒素の自由電子間の静電引力により、特殊な物理的条件下で10〜100 nmサイズのさまざまなナノ構造に配置されます。ただし、オリゴヌクレオチドステープル鎖間のさまざまな粘着末端または粘着末端またはループ構造が、さまざまな形状の3D DNAナノ構造の作成に役立っています。染色体の交差中に形成されるホリデージャンクションは、DNA ナノテクノロジーの基礎です。何百万倍も凝縮された 3D DNA 構造が DNA 自体に受け継がれているためです。DNA タイルは、両端で相互に交差を共有する少数のオリゴヌクレオチドが水素結合したものです。DNA 折り紙は、1 つの大きな一本鎖の環状 DNA が、異なる位置にある何百もの短いアンチセンス オリゴヌクレオチド ステープル ストランドと交差して、さまざまな形状を与える原理です。原理的には、DNA タイルまたは DNA 折り紙を 10～20 mM MgCl ₂の存在下で 90°C から 4°C の遷移で結晶形成させると、DNA ナノ結晶が形成されます。このようにして、多くの病原体や癌細胞を標的とした DNA ナノケージに、金や銀だけでなく多くの薬剤が含浸されました。このような共結晶化されたナノ薬剤送達システムは、アンチセンス/リボザイム/ダイサー分子医学にも統合されています。最近では、DNA をタンパク質やセルロースと組み合わせ、ストレプトアビジン-ビオチンで架橋した固体 DNA ナノテクノロジーのアプリケーションが、ナノチップ、ナノセンサー、ナノロボット技術に使用されています。