[发明专利]基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器及制备方法。该人工分子机器包括DNA nanoribbon支架；DNA nanoribbon支架包括二维平面结构和形成在二维平面结构上的结合位点；在DNA nanoribbon支架上添加有MyosinII+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物；MyosinII+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物利用DNA互补配对原则，将Myosin II蛋白链接在DNA nanoribbon支架的结合位点上。本发明实施例的人工分子机器是一种集成多分子马达的分子机器和精确整合肌球蛋白分子马达的纳米分子机器，其将DNA分子骨架与Myosin II分子马达结合起来，实现了精确操控生物大分子构建目标分子机器，并可在分子机器上按需添加分子马达以及调整分子机器尺寸，并以此作为平台为未来精准生物医药和生物物理等研究提供平台。

技术领域

本发明属于生物化学与合成生物学领域，涉及合成生物学、DNA折纸技术以及细胞生物学内容，具体地说是涉及一种基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器及制备方法。

背景技术

分子马达是可将化学能转化为机械能的一类大分子或超分子，是生物界存在的线性分子马达如肌球蛋白、驱动蛋白、转录酶等可实现生物细胞内的物质运输、蛋白合成、细胞形变以及生物体运动。生物分子马达可在纳米水平实现化学能向动能转化，输出动力。如能对其进行改造与利用，则有望为未来人造纳米机器人的动能输出单位。

近年来基于生物分子马达的分子机器发展迅速，但是依然存在问题限制了该领域的发展，主要包括：

1)单个肌球蛋白的动力输出仅为皮牛级别，难以克服微环境阻力实现长距离或大范围机动；

2)集成多肌球蛋白可提高动力输出级别，但是精确集成多蛋白分子马达仍存在较大困难，天然肌球蛋白的集成主要基于分子的自组装，该过程难以精确控制，难以对组装产物的分子马达的数量、分子马达间距、分子马达排布进行精确控制；

3)目前关于纳米机器人多集中于一维线性运动方式，无法实现在二维平面上的可控运动。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个方面公开了一种基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器。

所述基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器包括DNA nanoribbon支架；所述DNA nanoribbon支架包括二维平面结构和形成在所述二维平面结构上的结合位点；在所述DNA nanoribbon支架上添加有MyosinII+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物；所述MyosinII+SNAP+FLAG+6His+AAGGAGATGGTGGATGTAGTG复合物利用DNA互补配对原则，将Myosin II蛋白链接在所述DNAnanoribbon支架的结合位点上。

根据本发明的一个优选实施方式，在所述DNA nanoribbon支架的二维平面结构一侧设计有4×4特定序列的单链链接锚点，其位点分布于位点分别为：53,59,65,71,137,143,149,155；从而在所述二维平面结构上形成所述结合位点。

根据本发明的一个优选实施方式，锚点序列为：TTCCTCTACCACCTACATCAC。

根据本发明的一个优选实施方式，在所述DNA nanoribbon支架两端分别形成有多个末端链接端口，使得多个所述DNA nanoribbon支架之间能通过末端链接端口的互补序列形成氢键完成首尾衔接。

根据本发明的一个优选实施方式，在在所述DNA nanoribbon支架的二维平面结构两端分别形成有12个末端链接端口。

本发明的另一个方面公开了一种基于合成生物学与DNA折纸技术的人工分子机器的制备方法。