天津大學仰大勇教授課題組：可進行蛋白表達的新型仿生基因水凝膠
2019-11-21 來源：中國科學化學
DNA作為一種天然的生物大分子，具有優良的生物相容性、分子可編程性、精準的組裝可控性等獨特性質，成為新型生物功能高分子材料的重要合成元件，因此，近年來科學家將DNA作為構筑基元合成了多種DNA功能高分子材料。其中，DNA水凝膠是以DNA為基元構筑的三維高分子網絡，其作為生物材料受到了廣泛的關注，迄今已在3D細胞培養和組織工程等生物醫學應用中顯示出巨大的潛力。目前DNA水凝膠的合成主要是基于短鏈枝狀DNA分子的組裝或DNA滾環擴增反應形成三維網絡結構。受基因DNA合成方法和修飾手段的限制，構筑仿生基因水凝膠尚有難度。
最近，天津大學化工學院仰大勇教授課題組利用丙烯酰胺修飾的DNA分子作為引物，通過聚合酶鏈式反應合成了丙烯酰胺功能化的基因片段，通過自由基聚合反應實現了DNA分子的化學交聯和高效壓縮，制備了新型功能化基因水凝膠（圖1）。
圖1 基因水凝膠的合成以及在無細胞蛋白質合成（CFPS）體系中的蛋白質表達。
與細胞中基因高度壓縮的細胞核相似，在該水凝膠中，DNA分子既作為水凝膠骨架，又保留了其基因功能，在無細胞合成系統中可實現蛋白質的高效表達（圖2）。
圖2 基因水凝膠在 CFPS體系中的蛋白質表達。
該基因水凝膠具有優異的流變性能和良好的穩定性，在組織工程、再生醫學、原位藥物遞送等生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
該研究成果最近發表于Science China Chemistry, 2019, doi: 10.1007/s11426-019-9617-7。
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（責任編輯：xu）
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