Cascaded, Feedback-Driven, and Spatially Localized Emergence of Constitutional Dynamic Networks Driven by Enzyme-Free Catalytic DNA Circuits

控制重构 化学 DNA 合成生物学 四面体 DNA纳米技术 DNA折纸 生物物理学 纳米技术 拓扑(电路) 计算生物学 计算机科学 生物化学 材料科学 生物 结晶学 组合数学 嵌入式系统 数学
作者
Zhixin Zhou,Nina Lin,Yu Ouyang,Songqin Liu,Yuanjian Zhang,Itamar Willner
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (23): 12617-12629 被引量:35
标识
DOI:10.1021/jacs.3c02083
摘要

The enzyme-free catalytic hairpin assembly (CHA) process is introduced as a functional reaction module for guided, high-throughput, emergence, and evolution of constitutional dynamic networks, CDNs, from a set of nucleic acids. The process is applied to assemble networks of variable complexities, functionalities, and spatial confinement, and the systems provide possible mechanistic pathways for the evolution of dynamic networks under prebiotic conditions. Subjecting a set of four or six structurally engineered hairpins to a promoter P1 leads to the CHA-guided emergence of a [2 × 2] CDN or the evolution of a [3 × 3] CDN, respectively. Reacting of a set of branched three-arm DNA-hairpin-functionalized junctions to the promoter strand activates the CHA-induced emergence of a three-dimensional (3D) CDN framework emulating native gene regulatory networks. In addition, activation of a two-layer CHA cascade circuit or a cross-catalytic CHA circuit and cascaded driving feedback-driven evolution of CDNs are demonstrated. Also, subjecting a four-hairpin-modified DNA tetrahedron nanostructure to an auxiliary promoter strand simulates the evolution of a dynamically equilibrated DNA tetrahedron-based CDN that undergoes secondary fueled dynamic reconfiguration. Finally, the effective permeation of DNA tetrahedron structures into cells is utilized to integrate the four-hairpin-functionalized tetrahedron reaction module into cells. The spatially localized miRNA-triggered CHA evolution and reconfiguration of CDNs allowed the logic-gated imaging of intracellular RNAs. Beyond the bioanalytical applications of the systems, the study introduces possible mechanistic pathways for the evolution of functional networks under prebiotic conditions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sinlar完成签到,获得积分10
刚刚
angel发布了新的文献求助10
1秒前
嗯是我完成签到,获得积分10
2秒前
ccc完成签到 ,获得积分10
2秒前
www完成签到 ,获得积分10
3秒前
滴滴完成签到 ,获得积分10
6秒前
wsh071117完成签到,获得积分10
6秒前
高手如林完成签到,获得积分10
6秒前
我要读博士完成签到 ,获得积分10
9秒前
林荫下的熊完成签到,获得积分10
9秒前
心随风飞完成签到,获得积分10
11秒前
叛逆黑洞完成签到 ,获得积分10
11秒前
与离完成签到 ,获得积分10
12秒前
淼漫完成签到 ,获得积分10
12秒前
cocobear完成签到 ,获得积分10
13秒前
chen完成签到 ,获得积分10
14秒前
撒拉溪吧完成签到 ,获得积分10
14秒前
cherishfawn完成签到 ,获得积分10
17秒前
开放的紫伊完成签到,获得积分10
18秒前
悲伤土豆丝完成签到 ,获得积分10
19秒前
辉辉发布了新的文献求助10
19秒前
别抢我的虾滑完成签到,获得积分10
19秒前
angel发布了新的文献求助10
20秒前
李健应助wsh071117采纳,获得10
20秒前
棋士应助心随风飞采纳,获得30
21秒前
小茵茵完成签到,获得积分10
22秒前
玥瑶完成签到,获得积分20
22秒前
23秒前
bkagyin应助咸鱼王采纳,获得10
25秒前
Fly完成签到 ,获得积分10
25秒前
小屁孩完成签到,获得积分0
25秒前
gcl完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
26秒前
逢场作戱__完成签到 ,获得积分10
28秒前
zyz完成签到,获得积分10
29秒前
玥瑶发布了新的文献求助30
29秒前
詹姆斯哈登完成签到,获得积分10
29秒前
施不评发布了新的文献求助10
31秒前
laola发布了新的文献求助10
31秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 588
Residual Stress Measurement by X-Ray Diffraction, 2003 Edition HS-784/2003 588
T/CIET 1202-2025 可吸收再生氧化纤维素止血材料 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3950005
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3495301
关于积分的说明 11076249
捐赠科研通 3225853
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1783324
邀请新用户注册赠送积分活动 867589
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 800839