DNA是绝大部分生命体的遗传物质，也是一种卓越的生物功能材料。DNA纳米机器是指通过DNA有序组装而形成的能够自行运动并实现能量转换的智能器件，已被用于生物分析与纳米医学领域。然而，复杂多变的细胞环境限制了其运转效率；传统纳米机器缺乏模块化设计，难以满足多样化的生物医学应用；酶触发的纳米机器也鲜有报道。因此，编程设计活细胞内运转的酶触DNA纳米机器仍旧是一个重大困难和迫切需求。

编程设计的酶触DNAzyme纳米机器

近日，针对上述难题，西安交通大学生命学院赵永席教授研究团队编程了模块化DNA探针，制备酶触DNAzyme纳米机器并调控其催化性能。以肿瘤标志物端粒酶（telomerase）为例，他们设计了两种组装程序（Intact assembly与Split assembly）以及各自的端粒酶识别（TR）、DNAzyme桥接（DB）和底物（DS）三个模块。端粒酶延伸TR，从而触发其他模块的有序组装，形成相应的DNAzyme纳米机器；胞内还原MnO₂生成的Mn²⁺作为DNAzyme必不可少的辅因子，确保DNAzyme纳米机器的正确折叠和高效催化。该纳米机器可循环运动，并持续切除荧光底物探针或胞内RNA分子，实现活细胞酶反应的原位监测或基因表达调控。只需替换相应DNA模块，即可私人订制DNAzyme纳米机器，执行不同功能，满足多样化的细胞监测和生物调控需求。

以上研究成果已在材料科学领域著名期刊ACS Nano（IF: 13.942）发表，论文题目为“Programming Enzyme-Initiated Autonomous DNAzyme Nanodevices in Living Cells”。

该工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费以及西安交通大学“青年拔尖人才支持计划”等项目的资助。赵永席教授为唯一通讯作者，青年教师陈锋博士和博士研究生白敏为共同第一作者。该篇论文是团队在生物分析化学与纳米生物技术领域发表的第五篇高水平论文，其中两篇入选杂志封面文章。

论文链接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b06728