Nature Nanotechnology：DNA环状分子的自主复制

生物系统中存在很多的自主复制的例子。然而，人工制造这样的生物系统的自主复制系统却是相当困难，这是因为生物系统很复杂。在其他领域，人类可以创造某些自我复制系统，比如磁场系统以及模块化机器人等等。我们很少将这些人造的自我复制系统和生物系统中的自我复制系统进行比较。因而，如果能从理论上将人工的自主复制系统和生物细胞系统中的复制进行比较，这对于设计新型自主复制系统具有很大意义。其中，细胞中的DNA分子就是一个很好的切入点。基于其可以进行相互识别的特性，即DNA分子可以完成自组装和复制。

最近，韩国科学家们的研究证明，通过改造DNA T型元件，这种DNA可以被设计成一种自我复制的系统。他们利用了两种不同大小的DNA T型元件，借助它们上面的单链（或者未配对区域），可以通过碱基的互补配对将不同的元件链接在一起。首先是这些元件自组装形成环状的DNA分子。然后，这些核酸环状元件上的DNA部件经历一些替换或者形成支链，又有新的不断补充进来的DNA T型元件加入复制系统，从而形成了DNA复制的循环反应。

他们使用了两种方法（原子力显微镜和琼脂糖凝胶）来检测这些自主复制DNA 群体数量的变化。这些自组装自主复制DNA的数量增长存在两种不同的模式，一种是指数式增长，另一种是斐波拉契数增长。该研究不仅证明了DNA分子可以在纳米级别进行体外自组装和自我复制，而且DNA增长的数量还可以得到严格调控。 作者们提到，这种DNA自主复制是完全在动力学和热力学系统中完成的，不依赖于任何酶系统。然而，这种简化的复制系统比起活体细胞中精巧的复制系统还有差距。但是他们希望这种系统能够运用到其他的不同的DNA系统的复制或者其他DNA介导纳米颗粒的自我复制系统。

原始出处：

Junghoon Kim,Junwye Lee,Shogo Hamada,Satoshi Murata & Sung Ha Park.Self-replication of DNA rings.Nature nanotechnology, May 11, 2015.doi:10.1038/nnano.2015.87