郑立飞课题组基于DNA的耗散型自组装的最新研究进展

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耗散型自组装是一种广泛的存在于有机生命体中的组装形态。相较于处于热力学平衡态的组装体系，耗散态自组装体系处于热力学非平衡态。因此，为了维持组装体的稳定性，需要不断往体系输入能量，以激活组装前体进行自组装。当停止能量输入时，处于高能量态的组装体自发耗散能量，进而解聚成低能量态的组装前体。例如，在真核细胞中，鸟苷三磷酸能够与微管蛋白二聚体结合，激发其形成具有组装活性的组装单体，并且最终形成细胞微管及细胞骨架。同时，鸟苷三磷酸亦会被催化降解形成二磷酸鸟苷。然而，二磷酸鸟苷并不能为微管蛋白二聚体提供组装能量。因此，为了维持细胞微管及细胞骨架的稳定性，需要源源不断地往细胞中输入能量-鸟苷三磷酸。

　　近年来，有大量的基于纳米颗粒或者超分子的耗散态自组装体系被报道出来。作为一种与生命体系息息相关的组装体系，利用DNA作为耗散态组装单元具有其它材料所无法比拟的优势。因而基于DNA的耗散态自组装体系在最近的五年里得到了快速发展，然而相关的综述文献还未见报道。基于此，郑立飞课题组与中央民族大学张晓明教授、中国科学院化学研究所李俊柏研究员合作撰写了这篇综述。该文首先概述了耗散态组装体系和热力学平衡态组装体系的区别，并且介绍了DNA作为耗散态组装单元的优势。然后，基于能量供给的类别，分别介绍了以化学燃料、DNA/RNA以及光作为能量供给的耗散态组装体系。最后，对基于DNA的耗散态组装体系进行了总结和展望。
　　相关论文“DNA-Based Dissipative Assembly toward Nanoarchitectonics”发表在Advanced Functional Materials (IF 18.808)，论文第一作者为郑立飞课题组刘庆副研究员，张晓明教授、李俊柏研究员和郑立飞研究员为本文的共同通讯作者。论文获得研究院启动专项（NO. WIUCASQD2020015 和 No. WIUCASQD2022006）的资助。
　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202201196


        文章来源：温州研究院
       郑立飞，现任中国科学院大学温州研究院研究员。本科硕士均毕业于南京大学。后在荷兰格罗宁根大学Zernike先进材料研究所（世界前十强材料研究机构）以及荷兰拉德堡德大学攻读博士及从事博士后研究。期间主要在Andreas Herrmann教授,剑桥大学Oren Scherman教授和Wilhelm Huck教授（荷兰皇家科学院院士，欧洲科学院院士，荷兰最高科技奖Spinoza奖获得者）指导下从事仿生化学的研究。经过漫长的进化和筛选过程，生物的结构和功能都达到了非常理想、科学甚至完美的境界，因此也成为化学家们科技创新的源源不断的智慧源泉。基于这一基本思路，我们不断从生物界挖掘灵感，以生物大分子为研究对象，，开展了一系列具有较高原创性的工作。迄今以第一作者和共同通讯作者在Nat. Chem.（1篇），JACS（1篇），Angew. chem.（3篇）等国际知名学术期刊上发表论文多篇。其所获奖项主要包括国家优秀自费留学生奖学金（2014）以及Lebniz leopdina fellow (2019)。