大多數(shù)人都熟悉DNA雙螺旋。它之所以形成扭曲的梯子形狀，是因為構(gòu)成我們基因組的長 DNA 片段完全互補——每個腺嘌呤都與一個胸腺嘧啶配對，每個胞嘧啶都與一個鳥嘌呤配對。這四種核苷酸的序列包含在我們體內(nèi)構(gòu)建蛋白質(zhì)所需的信息，但它們也編碼自己的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
然而，自 20 世紀 80 年代以來，科學(xué)家們劫持了這些配對規(guī)則來構(gòu)建雙螺旋以外的結(jié)構(gòu)。這個領(lǐng)域被稱為 DNA 納米技術(shù)，其最流行的實現(xiàn)方式是 DNA 折紙，研究人員可以將 DNA 折疊成任何形狀，為構(gòu)建納米級設(shè)備和機器提供了強大的方法。
DNA折紙是將一段長的DNA(稱為支架)和數(shù)百個精心挑選的短DNA(稱為訂書釘)放在試管中，然后讓它們折疊在一起形成設(shè)計的結(jié)構(gòu)。
該技術(shù)非常高效，整個過程只需一個實驗步驟即可完成。盡管表面上很簡單，但這個過程很復(fù)雜，科學(xué)家們對折疊過程中發(fā)生的事情沒有一個完整的了解。普通顯微鏡很難看到 DNA 折紙結(jié)構(gòu)，因為它們太小，而且需要將結(jié)構(gòu)附著在表面上。
試圖理解這一過程的一種方法是通過計算機模擬，使用一種稱為分子動力學(xué)的方法。研究人員過去曾嘗試使用這些模擬來了解 DNA 折紙結(jié)構(gòu)折疊時會發(fā)生什么。然而，現(xiàn)有模型考慮了每一個核苷酸以及進化結(jié)構(gòu)在數(shù)十億個微小時間步長內(nèi)所產(chǎn)生的運動。該過程對計算要求很高，限制了結(jié)構(gòu)的尺寸和動力學(xué)模擬的時間。
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