DNA助行器

DNA助行器是一类核酸纳米机器，其中核酸助行器能够沿着核酸轨道移动。DNAwalker的概念首先由JohnH.Reif在2003年定义和命名。非自主DNAwalker的每一步都需要外部变化，而自主DNAwalker在没有任何外部变化的情况下前进。开发了各种非自主的DNAwalker，例如Shin通过使用“控制链”控制DNAwalker的运动，需要根据模板的序列以特定顺序手动添加以获得所需的运动路径。2004年，Reif小组通过实验证明了xxx个自主DNA步行器，它不需要每一步都进行外部更改。DNAwalkers具有功能特性，例如从线性扩展到2维和3维的运动范围、拾取和放下分子货物的能力、执行DNA模板化合成以及增加运动速度。DNAwalkers具有从纳米医学到纳米机器人的潜在应用。已经研究了许多不同的燃料选择，包括DNA杂交、DNA或ATP的水解和光。DNAwalker的功能类似于蛋白质动力蛋白和驱动蛋白的功能。

寻找能够自主、单向、线性运动的合适纳米级电机被认为对DNA纳米技术的发展很重要。通过大量方案，步行者已被证明能够在线性、2维和3维DNA“轨道”上自主运动。2005年7月，Bath等人。表明控制DNA助行器运动的另一种方法是使用限制性内切酶策略性地切割“轨道”，从而导致助行器向前运动。2010年，两组不同的研究人员展示了助行器更复杂的能力，即在助行器沿轨道移动时选择性地拾取和放下分子货物并进行DNA模板合成。2015年底，Yehl等人。表明，当使用DNA包被的球形颗粒时，可能比以前看到的运动速度高三个数量级，这些球形颗粒将在用与纳米颗粒DNA互补的RNA修饰的表面上滚动。RNaseH用于水解RNA，释放结合的DNA并使DNA与下游的RNA杂交。2018年，Valero等人。描述了一种基于两个互锁的、连接的环状双链DNA(dsDNA)和一个工程T7RNA聚合酶(T7RNAP)牢固地附着在一个DNA环上的DNAwalker。该定子环通过三磷酸核苷酸(NTP)水解驱动的滚环转录(RCT)单向旋转互锁的转子环，从而构成串联的DNA轮马达。

DNA助行器的应用包括纳米医学、生物样本的诊断传感、纳米机器人等等。2015年底，Yehl等人。通过提高DNAwalker的速度改善了DNAwalker的功能，并且它已被提议作为能够检测水中单核苷酸突变和重金属污染的低成本、低技术诊断机器的基础。2018年，尼尔斯沃尔特和他的团队设计了一种能够以每分钟300纳米的速度移动的DNA步行器。这比其他类型的DNAwalker的速度快一个数量级。