论文部分内容阅读
酶是(enzyme)生物体中非常重要的物质[1-3],几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与,以提高效率。自十八世纪末十九世纪初以来,人们在酶的组成,功能,反应机理等方面作了很多研究[4-9]。目前大多数对酶分子反应只能通过改变温度,pH值等条件来进行控制[10,11]。然而在生命体中,酶反应的环境大多是温和的,如何在温和条件下对酶反应进行更精确的调控成了现代酶学研究中的一个重要挑战。
DNA不仅是生命体的遗传物质[12],同时也是一种天然的高分子纳米材料[13]。由于DNA具有强大的序列识别能力,由DNA可以自组装成具有良好的刚性,易于控制,且具有精确定位的功能的纳米结构。自从上个世纪八十年代以来DNA纳米技术领域开创以来,人们不断致力于开发构建了各式各样的一维,二维,三维的DNA纳米结构。同时,DNA纳米结构也在引导纳米粒子,蛋白质排布,生物芯片,药物传输等多个领域有了用武之地。
本文构建了几种DNA纳米结构,包括二维的DNA纳米方块,三维的DNA纳米网状结构,三维DNA纳米圆筒等,并将这些纳米结构对双酶体系(葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶)进行组装和调控研究。实验结果发现当将双酶体系限制在一定的纳米结构上时,它的酶联反应速度要比在自由溶液中快,且随着双酶体系分子间距离的减小,酶联反应的活性增高。同时我们发现不同DNA自组装纳米结构对双酶体系的活性的影响也不一样。当将双酶体系组装在三维DNA纳米圆筒中,由于DNA纳米圆筒结构对其能起到“三维限域空间”的作用,所以比其在二维DNA纳米方块上同样距离的排布的活性要高。这实际上模拟了生命体细胞中酶分子所在的拥挤狭小的环境,这对我们了解细胞内酶反应有很大的帮助,同时也发展了DNA纳米技术应用的新方向。