44、本地化 DNA 计算：从纳米结构到动态系统的全面解析

本地化 DNA 计算：从纳米结构到动态系统的全面解析

1. DNA 纳米结构基础

1.1 结构 DNA 纳米技术的起源

早期，Ned Seeman 成功通过预编程 DNA 序列杂交创建了 DNA 晶格，这是结构 DNA 对象的首个实例。随后，DNA 折纸、DNA 砖块和单链 DNA 瓦片等技术相继出现，为创建二维和三维 DNA 纳米结构提供了更多能力。不过，多数最终的纳米结构缺乏功能性，研究人员常将其他分子组件整合到这些结构中以实现功能化。

1.2 关键 DNA 交叉基序

• 双交叉（Double crossover，DX） ：是 DNA 纳米结构的基本构建基序，由两个平行双螺旋结构域在交叉点处两次连接而成，有五种独特的 DX 基序，如 DPE、DPOW、DPON、DAE 和 DAO 等。交叉点的位置通常根据最终纳米结构的长度和形状确定，例如形成 90 度转弯时，交叉点设计为 8 个核苷酸的倍数；形成 120 度转弯时，设计为 7 个核苷酸的倍数。
• 三交叉（Triple crossover） ：与双交叉类似，但多一个交叉点，能更灵活地连接更多 DNA 链，其拉伸强度可能与双交叉不同。
• 交叉瓦片（Crossover tiles） ：是一种新颖的 DNA 瓦片结构，可在晶格平面内调节四个方向（北、南、东、西）的粘性末端连接，通过调整粘性末端策略，能形成超过 10μm 的均匀长带晶格。大多数已知的 DNA 纳米结构都可以使用这些交叉基序进行设计。

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