http://www.physorg.com/news108291145.html
September 06, 2007
By Lisa Zyga
來自於加州理工學院的科學家組裝出一個馬達，那可自動運轉，而且它的動力來源是 DNA 串雜交時的自由能（free energy，譯註：自由能是指在某一熱力學過程中，系統所減少的內能之中可轉化為對外做功的部分）。這個分子馬達的靈感來自於細菌病源體，例如：立克次氏立克次體（Rickettsia rickettsii），它們在宿主細胞內，利用蛋白質構成的「彗星尾巴」進行聚合反應（polymerizing）來推動它們自己。而本研究中的合成物，是利用來自於亞穩態 DNA 髮夾（metastable DNA hairpins，這種樣式名稱因 DNA 180 度的彎曲而得名）之雙螺旋 DNA 尾部的聚合反應，來模仿其運作。
代表加州理工學院的生物工程、電腦科學、計算與神經系統、應用與計算數學系，研究者 Suvir Venkataraman 及其同事將他們的結果發表在最近一期的 Nature Nanotechnology 上。
相較於之前的合成分子馬達，目前的馬達是以非共價性的交互作用為動力，而且無須基底（substrate），就能夠自由地在溶液中運作。
"藉由駕馭雜交連鎖反應（hybridization chain reaction (HCR)），在其中亞穩態 DNA 髮夾在遭遇到目標分子時，就會進行聚合反應，進而達成推進運動，" 共同作者 Niles Pierce 表示。"很明顯地，受到推進的 DNA 串仍穩固地與成長中的聚合物接觸，同時與插入的髮夾完成接連不斷地握手。"
在幾何學上模仿立克次氏體的彗星尾巴，研究者使用原子力顯微鏡證明形成樣式的（patterned）聚合反應，是在矩形 DNA 摺紙術（rectangular DNA origami，最近由共同作者，Paul Rothemund 所發明的，一種構成奈米尺度物體的方法）的其中一邊上發生。研究者仍不清楚奈米尺度之核酸單體的聚合反應是否能夠在溶液中自由推進微米尺度的物體，以完成更複雜的立克次氏體的機能性模仿。
"這項研究提供了一種原理的證明，即 DNA 雜交能當作自主性分子運動的動力，" Pierce 說。"在 NSF 分子神經機械學中心的研究者，我們團隊是其中的一部份，現在正要開發合邏輯的步行者，那可配合工作，並對它們的環境做出回應。或許有一天合成分子馬達能慣常地用於醫學、基礎研究與製造業中。"
※ 相關報導：
＊ An autonomous polymerization motor powered by DNA hybridization
http://www.nature.com/nnano/journal/v2/n8/abs/nnano.2007.225.html
Suvir Venkataraman, Robert M. Dirks, Paul W. K. Rothemund,
Erik Winfre, & Niles A. Pierce
Nature Nanotechnology 2, 490 - 494 (2007) Published online: 29 July 2007
doi:10.1038/nnano.2007.225
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