ACS Nano:水溶液中银介导的鸟嘌呤 DNA 双链体的形成和纳米力学特性

金属介导的核碱基配对可以扩展核酸组装方案，超越自然界的典型碱基配对。其中银介导的天然核酸碱基配对有望通过金属介导的碱基配对实现 DNA 的序列定义组装，银阳离子可以介导鸟嘌呤（G）DNA 寡聚体的碱基配对，产生线性平行 G-Ag-G 双链体，其稳定性比普通 DNA 双链体更强。为了将它们用于可编程 DNA 纳米技术，了解 G-Ag-G 双链体的溶液态形成和纳米机械刚度至关重要。

近段时间，来自美国加州大学尔湾分校材料科学与工程系的Eshana Bethur教授及其团队利用温使用温控圆二色性（CD）光谱和负离子模式 ESI-MS，研究了温度和 Ag:DNA 的化学计量对 G-Ag-G 双链体形成的影响。利用液相原子力显微镜（AFM）表征了 Ag-DNA 复合物的形态。利用确定的形成单个 G-Ag-G 双链体的条件以及采用表面力仪器 (SFA) 测量来表征 G-Ag-G 双链体的纳米机械刚度，这些结果为如何形成控制良好的 G-Ag-G 双链体以及可能与银离子配对的更高阶 DNA 纳米结构提供了启示。这些发现可为开发依赖银介导碱基配对的 DNA 纳米结构技术提供指导。

结果显示dG20 溶液需要温和加热至 50 °C，才能破坏 G-四链结构的稳定性，形成 Ag⁺ 介导的 dG20 双链，ESI-MS证实，Ag⁺介导的dG20双链是在Ag⁺与碱基对的化学当量下以每个碱基对一个Ag+的形式形成的，CD光谱和ESI-MS表明，随着溶液中加入更多的Ag+，DNA寡聚体会发生更高阶的组装。在水溶液中对 Ag⁺ 介导的 dG20 双链体硬度进行的纳米力学测量表明，Ag⁺ 介导的 dG20 双链体比 WCF 双链体的硬度≥30%。

不同[Ag]:[碱]条件下加入 AgNO3 后 dG20 的 CD 光谱

总之，该研究为了解 Ag⁺介导的鸟嘌呤双链体的热退火过程、化学计量敏感性和柔韧性提供了重要依据，并可为 Ag⁺介导的 DNA 纳米技术的未来发展提供指导。

参考文献：

Bethur E, Guha R, et. Formation and Nanomechanical Properties of Silver-Mediated Guanine DNA Duplexes in Aqueous Solution. ACS Nano. 2024 Jan 16. doi: 10.1021/acsnano.3c08008. Epub ahead of print. PMID: 38227309.