顧宏周課題組《STAR Protocols》報道制備長單鏈DNA的生物法新策略
?當(dāng)前，單鏈DNA序列的體外獲取嚴(yán)重依賴于固相化學(xué)合成，其技術(shù)上已非常成熟，但依然具有明顯的局限性。比如，化學(xué)合成DNA的產(chǎn)率隨著序列長度的增加而顯著降低，當(dāng)超過200個堿基時，化學(xué)合成得到的DNA不僅產(chǎn)率/量低下，而且成本較高。換言之，化學(xué)合成長單鏈DNA的性價比很低，該缺點嚴(yán)重限制了很多基于長單鏈DNA序列的下游生物技術(shù)的應(yīng)用，如長單鏈DNA模板介導(dǎo)的基因敲入、基于長單鏈DNA鎖式探針的長程測序、圍繞長單鏈DNA自組裝體的載藥遞送等等。
?2021年5月14日，我院顧宏周課題組在Star Protocols雜志上發(fā)表了題為“Biotechnological production of ssDNA with DNA-hydrolyzing deoxyribozymes”的文章，報道了一種經(jīng)濟(jì)高效地制備序列可定義的長單鏈DNA的生物方法。研究者重組噬菌體基因組，利用生物體系對化學(xué)合成的極少量DNA模板進(jìn)行擴(kuò)增放大，并借助DNA自水解酶的順式或反式作用，在后處理階段實現(xiàn)了無需蛋白酶參與的單鏈DNA序列的自動切割及與放大體系的分離。該方法可將長單鏈DNA序列的有效制備長度延伸至幾千個堿基，產(chǎn)量提升至毫克-克級別，成本比現(xiàn)有的合成技術(shù)低2-3個數(shù)量級以上。
?在本文中，研究者以長單鏈DNA自組裝體的制備舉例。長單鏈DNA自組裝是由一條長鏈DNA自我折疊成一定的幾何形狀，其序列經(jīng)過特殊設(shè)計，長度通常在幾百至幾千個堿基。研究者設(shè)計了三種不同圖案的自組裝體，分別由520，680，2200個堿基的長單鏈DNA序列生成，通過成功地在顯微鏡下觀察到三種正確的DNA組裝體形貌，證明了“融合噬菌體及DNA自水解酶”的生物法高效制備可自定義序列長單鏈DNA的可行性。該工作為長單鏈DNA在更多領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。
?復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院顧宏周研究員為本文的通訊作者，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院2019級博士生劉瑾為本文第一作者。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666166721002380
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