2′-Fluoro-substituted DNA-induced self-assembly strategy for engineering hybrid nanospheres

DNA 分子 自组装 化学 纳米技术 取代基 共价键 生物物理学 组合化学 立体化学 材料科学 生物化学 生物 有机化学
作者
Haihui Wang,Yifan Jiang,Yichang Liu,Xiaohui Zhu,Yongfei Liu,Minle Chen,Tao Zeng,Zhaowei Chen,Jinyu Li,Chunhua Lü,Huanghao Yang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:471: 144411-144411 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144411
摘要

The physicochemical differences between DNA and other molecules pose a challenge to the construction of DNA-based nanostructures. Herein, we propose a straightforward approach for preparing multifunctional DNA-based nanospheres through direct self-assembly of 2′-fluoro-substituted single-stranded DNA (2′F-DNA) with various small molecules. Molecular dynamics simulation revealed that 2′F substitution in DNA can cause the repulsion of adjacent PO43- group, leading to local stretching of the DNA structure. Moreover, 2′F substituent induced the regular polarization of H2O nearby F to form the hydration layer, which interrupts inherent interactions among bases. In this way, the bases of 2′F-DNA chain have fewer constraints and more flexibility in conformation, facilitating their non-covalent interactions with other molecules and enhancing the self-assembly capacity of 2′F-DNA. Consequently, 2′F-DNA can bind to more molecules, tending to spontaneously form hybrid DNA nanospheres. Following this approach, a chemo-gene therapy 2′F-DNA/doxorubicin model was designed, showing the significant synergistic anti-tumor therapeutic efficacy. Taken together, this study provides an expandable approach for constructing engineering hybrid nanospheres using DNA and other small molecules, which holds great potential for further biological applications.

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