DNA自组装技术的研究进展及难点

第３１卷第１２期２００８年１２月学报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳ计算机Ｖ０１．３１Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２００８ＤＮＡ自组装技术的研究进展及难点杨静”’２’张成”’２’１００８７１）１００８７１）”（北京大学信息科学技术学院北京”（北京大学高可信度软件技术教育部重点实验室北京摘要近年来，ＤＮＡ自组装成为ＤＮＡ计算及纳米材料科学等领域研究的热点．它关系着ＤＮＡ计算机的发展．ＤＮＡ分子如ｆｕＪ组装已成为许多学者关注的焦点．为此，文中主要围绕着ＤＮＡ分子组装成的初级元件的类型：一条长的ＤＮＡ单链、多条短寡核苷酸链和自组装单元，重点从自组装的初级元件形成的一维、二维及三维结构上讨论ＤＮＡ自组装技术与方法．文中讨论了这哆技术的原理及应用的研究进展，并且分析了ＤＮＡ自组装应用于ＤＮＡ计算的主要难点及解决方案．首先，编码的好坏决定着实验是否能实施；其次，ＤＮＡ单链之间组装的角度及初级原件之间的连接是影响自组装体产量的关键因素；从具体的实验操作上看，每条ＤＮＡ单链的浓度比例及退火温度则决定着自组装的成败．随着学科之间的高度交叉，ＤＮＡ自组装将是材料学、信息学、生物学等领域的重要研究方向，也是推动ＤＮＡ计算机发展的重要手段．关键词ＤＮＡ自组装；初级元件；组装技术；二维平面；三维立体结构中图法分类号ＴＰ３０１ＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＤｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎＤＮＡＳｅｌｆ－ＡｓｓｅｍｂｌｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＹＡＮＧＪｉｎ９１’’２’ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ”ｔ２’”（Ｓｃｈｏｏｌｏ，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ”（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ１００８７１）ｏｆＨｉｇｈＣｏｎｆｉｄｅｎｃｅＳｏｆｔ．ａｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１）ＡｂｓｔｒａｃｔＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ，ｗｉｄｅｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｎａｎｏｔｅｃｈｎ—ｔｏｏｌｏｇｙ，ｉＳｒｅｌａｔｅｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＤＮＡｃｏｍｐｕｔｅｒ．ＨＯＷＤＮＡｍｏｌｅｃｕｌｅｓａｓｓｅｍｂｌｅｈａｓｂｅ—ｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｆｉｅｌｄｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅＤＮＡｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｕｎｉｔｓａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓ：ａｌｏｎｇＤＮＡｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄ，ｓｅｖｅｒａｌｓｈｏｒｔＤＮＡｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄｓａｎｄｐｒｉｍａ—ｒｙｕｎｉｔｓｏｆＤＮＡｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＤＮＡｓｅｌｆ－ａｒｅａｓｓｅｍｂｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｈｅｍａｉｎｏｂｓｔａｃｌｅｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅｏｎＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｃｏｄｉｎｇｉｓｃａｎｔｈｅｍｏｓｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍ，ａｓｉｔｄｅｃｉｄｅｓｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓａｎｄｔｈｅｂｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｅｄａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎＤＮＡｓｉｎ—ｍｏｔｉｆｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓａｍｏｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｉＳｄｅｃｉｄｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｅａｃｈＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄａｎｄｔｈｅａｎｎｅａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ—ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｓｃｉｅｎｃｅ，ＤＮＡｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｉｍ—ｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎｄｂｉｏｌｏｇｙ，ａｎｄｗｉｌｌａｌｓｏｂｅｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｈａｔｐｒｏｍｏｔｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＤＮＡｃｏｍｐｕｔｅｒ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ；ｐｒｉｍａｒｙｍｏｔｉｆｓ；ａｓｓｅｍｂｌｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｒａｙ；ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｌｙｈｅｄｒａ收稿日期：２００８—０４—２０｝最终修改稿收到日期：２００８一１０—２０．本课题得到国家自然科学基金（６０５３３０１０．３０６７０５４０，６０８７４０３６．６０５０３００２）、国家。八六三”高技术研究发展计划项目基金（２００６ＡＡ０１２１０４），中国教育部博士点基金（２００７０００１０２０）以及中国博士后科学基金（２００６０４００３４４）资助．杨静一女．１９８９年生，博士研究生，研究方向为ＤＮＡ计算机发ＤＮＡ纳米技术．Ｅ－ｍａｉｌ：Ｙａｎｇ—ｊｉｎｇ＠ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．张成，男。１９８０年生．博士研究生．研究方向为ＤＮＡ计算机及ＤＮＡ纳米技术．万方数据　１２期杨静等：ＤＮＡ自组装技术的研究进展及难点２１３９１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙＤＮＡｈａｄｂｅｅｎｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｌｏｎｇｂｅｆｏｒｅ。ａｓＤＮＡｗａｓｔｈｅｄｉｓｔｉｎｃｔｄｏｕｂｌｅ—ｈｅｌｉ—ｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃａｒｒｉｅｄａｌｌｇｅｎｅｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＡｓｔｈｅｈｕｇｅｍｅｍｏｒｙａｂｉｌｉｔｙｏｆＤＮＡ。ｉｔｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｕｄｙｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｂｉｏｌｏ—ｇＹ，ｃｏｍｐｕｔｅｒａｎｄｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎ１９９４，Ａｄｌｅ—ｍａｎｆｉｒｓｔｌｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｈｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈＤＮＡＬ“．Ｆｒｏｍｔｈｅｎｏｎ，ｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓａｌｓｏｅｓ—ｔａｂｌｉｓｈｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅｌｓ，ｓｕｃｈａｓＯｕｙａｎｇ’ｓＤＮＡｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｌｉｑｕｅｐｒｏｂｌｅｍ【２］．ｓｔｉｃｋｅｒＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆＲｏ—ｗｅｉｓＥ“。ａｎｄＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＷｉｎ—ｆｒｅｅ’ｓｇｒｏｕｐⅢ．Ｕｐｔｏｎｏｗ，ＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇｈａｄｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｔａｈｉｇｈｓｐｅｅｄｎｏｍａｔｔｅｒｉｎｃｏｎ—ｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｅｏｒｅｔｉｃｍｏｄｅｌｓｏｒｉｎａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｂｉｏ—ｌｏｇｉｃａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｍａｉｎｃｏｍｐｕ—ｒｉｎｇｍｏｄｅｌｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｒｏｏｄ－ｅｌｓ［５－６］。ＤＮＡｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｎｓｕｒｆａｃｅ［７‘“，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｍｉｔａｔｉｎｇＴｕｒｉｎｇ［”］．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｓｏｌｖｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅｓｅｍｏｄｅｌｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｔｈｒｅｅｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ：ＤＮＡｃｏｍｐｕ—ｔｉｎｇｍｏｄｅｌｓｆｏｒｓｏｌｖｉｎｇｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙ［“一１“．Ｂｏｏｌｅａｎｃｉｒｃｕｉｔｓ［１｝１６］。ａｎｄｄｅｃｉｐｈｅｒｃｏｄｅｓＥｌ”．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｍｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＮＡｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｙ，ＤＮＡｍｏｄｅｌｓａｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｏｎｅ－，ｔｗｏ－，ａｎｄｔｈｒｅｅ－ｄｉ－ｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎ１９６０ｓ，ＷａｎｇｕｓｅｄＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓｔｏａｓｓｅｍｂｌｅｔｉｌｅｓａｓｔｈｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｃ】８］．Ｉｎ１９９８，ＷｉｎｆｒｅｅｕｓｅｄＷａｎｇ’ｓｔｉｌｅｔｏｆｏｒｍ２Ｄｃｒｙｓｔａｌ［１“．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．ｏｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ—ｅｒｓａｌｓｏｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｆｒｕｉｔｓｏｎＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｉｎ２００８，Ｍａｏａｐｐｌｉｅｄｓｅｖｅｒａｌｓｉｎ—ｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓｔｏｆｕｒｔｈｅｒａｓｓｅｍｂｌｅｉｎｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍ—ｐｌｅｘｐｏｌｙｈｅｄｒａ［２０］．Ｈｅｒｅ，ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｄｅｖｅｌ—ｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｔｈｅｓｅｙｅａｒｓ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｐｒｏｓ—ｐｅｃｔｏｆＤＮＡｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｙ．２ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＤＮＡＳｅｌｆ－ＡｓｓｅｍｂｌｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｉｓａｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｅｘｐｌｏｉｔｓｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙｏｆｂａｓｅ—ｐａｉｒｉｎｇｔｏｆｏｒｍｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎｏｒｓｕｐｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓｉ８ａｃｏｍｐｌｅｘｐｒｏｇｒｅｓｓｆｒｏｍｓｉｍｐｌｅｔｏｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｆｒｏｍｄｉｓｏｒ“ｄｅｒｅｄｔｏｗｅｌｌ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ．Ｉｎ１９６０ｓ，Ｗａｎｇ’ｓｔｉｌｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙＤＮＡｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄｓ，ｏｐｅｎｅｄａｎｅｗｄｏｏｒ［１ｓ］ｆｏｒＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｉｎ１９９０ｓ，ＳｅｅｍａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｔｉｌｅａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘＤＮＡｐｏｌｙｈｅｄｒａｓｕｃｈａｓｑｕａｄｒａｎｇｌｅ，ｌｏｏｐ，ｋｎｏｔ．ｅｔｃ［２１－ｚｓ］．Ｔｈｏｕｇｈｉｔｓｔｉｌｌｈａｓａｌｏｔｏｆｄｉｓａｄ—ｖａｎｔａｇｅｓｆｏｒｔｈｅｓｅｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｕｃｈａｓ万　方数据ｔｈｅｌｏｗｅｒｙｉｅｌｄｓａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｂｅｐｉｃｋｅｄｕｐ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓａｈｕｇｅｍｉｌｅｓｔｏｎｅｆｏｒＤＮＡｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．２．１ＯｎｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＮＡＳｅｌｆ－ＡｓｓｅｍｂｌｙＩｎ１９９４．ＡｄｌｅｍａｎｆｉｒｓｔｌｙａｐｐｌｉｅｄＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓ—ｓｅｍｂｌｙｔｏｓｏｌｖｅａＨａｍｉｌｔｏｎｉａｎＰａｔｈＰｒｏｂｌｅｍ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｎ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｂｙｌｏｔｓｏｆｒｅ—ｓｅａｒｃｈｅｒｓｔｏｓｏｌｖｅｌｏｇｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，ｓｉｍｐｌｅａｄ—ｄｉｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｎｄｇｒａｐｈｔｈｅｏｒｙｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｎ２００２，ＳｅｅｍａｎｐｕｂｌｉｓｈｅｄａｎａｒｔｉｃｌｅｉｎＰＮＡＳ．Ｈｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔａｏｎｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｘａｍｐｌｅｕｓｉｎｇＤＮＡｔｉｌｅｓｈａｄｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｌｏｇｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｎｄｃｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｖｉｅｗｅｄａｓａｃｉｒｃｕｉｔｔｈａｔｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｐａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｐｕｔｅｌｅｍｅｎｔｓｒ２４］．Ｂｅｓｉｄｅｓ．１０ｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓａｌｓｏａｐｐｌｉｅｄａｏｎｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｌｓｔｒｕｔ—ｔｕｒｅｏｆＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｔｏｃａｒｒｙＯＵｔａｄｄｉｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｕｃｈａｓｔｈｅｉｎｓｅｒｔ—ｄｅｌｅｔｅｍｅｔｈｏｄｏｆＱｉｕａｎｄＬｕ［ＺＳ３ａｎｄｔｈｅｂｉｎａｒｙａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆＢａ—ｒｕａ［２６］．Ｉｎａｗｏｒｄ，ｔｈｅｍａｉｎｉｄｅａｉｓｔｈａｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉ—ｍｅｎｔｓｔｅｐｓｗｉｌｌｌｉｎｅａｒｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｂｉｔｓｏｆａｄｄｉ—ｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．２．２Ｔｗｏ－ＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＡｒｒａｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤＮＡＳｅｌｆ－ＡｓｓｅｍｂｌｙＩｔｉｓｎｏｔｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈｔｏｕｓｅｐｉｌｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＮＡｍｏｌｅｃｕｌｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅ．Ｌｏｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ，ｂａｓｅｄｏｎａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｍａｋｅＤＮＡｍｏｌｅｃｕｌｅｓａｓｓｅｍｂｌｅｉｎｔｏｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｒｒａｙａｎｄｃａｒｒｙｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ．ｔｈｅｉｄｅａｏｆｔｈｅｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｔｉｌｅｓｔａｒｔｓｆｒｏｍｔｈｅＷａｎｇ’ｓｔｉｌｅｔｈａｔｉｍｉｔａｔｅｓｔｈｅｏｐｅｒａ—ｔｉｏｎｏｆＴｕｒｉｎｇ。Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｈａｓｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｔｈａｎＷａｎｇ’ｓｔｉｌｅ，ｂｅｃａｕｓｅｉｔｃａｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｃｏｒｎ—ｐｕｔａｔｉｏｎｎｏｔｏｎｌｙｕｓｉｎｇｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｕｔａｌｓｏｍｏｒｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｃｈａｓ２Ｄａｎｄ３ＤＤＮＡｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｅｓｅｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ。ｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｍａｉｎｂａｓｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ：ａｌｏｎｇＤＮＡｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｎｄ［２７－２５３。ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｕｎｉｔ（ｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｓｅｖ—ｅｒａｌＤＮＡｓｔｒａｎｄｓａｎｄｈａｄｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓ）ａｎｄｍｕｌｔｉ—ｐｉｅｓｈｏｒｔＤＮＡｓｔｒａｎｄｓ［２９—３“．Ｔｈｅｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｅｄｕｎｉｔｉｎｅｌｕｄｅｓＤｏｕｂｌｅ—ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ（ＤＸ）ｍｏｌｅｃｕｌｅｓｃ３２１。Ｔｒｉｐｌｅ—ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ（ＴＸ）ｍｏｌｅｃｕｌｅｓＥ３“，ａｎｄｓｅｖｅｒａｌ—ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒＤＮＡｍｏｔｉｆｓ（ｔｈｒｅｅ—ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒ［２０“］，ｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒＣ３。３６］。ａｎｄｓｉｘ－ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒＥ３７］）．ＤＸｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ａｓａｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｕｎｉｔ，ｃｏｎ—ｓｉｓｔｅｄｏｆｔｗｏｓｉｄｅ—ｂｙ－ｓｉｄｅｄｏｕｂｌｅ—ｓｔｒａｎｄｅｄｈｅｌｉｃｅｓ．Ｔｈｅｄｏｕｂｌｅ—－ｓｔｒａｎｄｅｄｈｅｌｉｃｅｓｃｏｎｔａｉｎｆｏｕｒＤＮＡｓｉｎ－?ｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄｓ，ｌｉｎｋｉｎｇａｔｔｗｏｃｒｏｓｓｏｖｅｒｊｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｉｎ１９９９。ＬａＢｅａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅＤＸｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｅ—ｖｅｌｏｐｅｄＴＸｍｏｌｅｃｕｌｅｓ。ｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｒｅｅｓｉｄｅ—．ｂｙ－ｓｉｄｅｄｏｕｂｌｅ?－ｓｔｒａｎｄｅｄｈｅｌｉｃｅｓａｎｄｌｉｎｋｅｄａｔｆｏｕｒｉｍｍｏｂｉｌｅｃｒｏｓｓｏｖｅｒｐｏｉｎｔｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｓｅｖｅｒａｌ－－ｐｏｉｎｔ－－ｓｔａｒＤＮＡｍｏｔｉｆｓａｒｅｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ２１４０计算机学报２００８矩ｔｈａｎＤＸａｎｄＴＸ．ＴｈｅｙａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｌｏｎｇｅｒＤＮＡｓｔｒａｎｄｉｓ?ｔｈｅＩａｒｇｅｒａｎｄｍｏｒｅｅｌａｂｏ—ｏｆＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄ：ａｃｅｎｔｒａｌｌｏｏｐ—ｓｔｒａｎｄ，ｓｅｖ～ｅｒａｌｓｈｅｌｌ—ｓｔｒａｎｄｓａｎｄｓｅｖｅｒｎｌａｒｍ—ｓｔｒａｎｄｓ．Ｆｏｒｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒＤＮＡｍｏｔｉｆｓ。ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｒｅ－ｉｓ．Ｍ１３ｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅ－ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｐｒｏｐｅｒｌｙ，ａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｏｆＭ１３ｈａｓｂｅｅｎｋｎｏｗｎｃｌｅａｒｌｙｂｙｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ，ｔｈｕｓ，Ｍ１３ｉｓａｎｉｎｈｅｒ－ｒａｔｅｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｑｕｉｒｅｄＤＮＡｓｔｒａｎｄｓｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ。ａｌｏｎｇＤＮＡｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｎｄｉｓｓｅ—ｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌａｓｔｈｅＣＯＳｔｍｏｔｉｆｏｆｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃ—ｔｕｒｅ．（ｉｉｉ）ＴｈｅｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅＭ１３ｓｅｑｕｅｎｃｅｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍＭ１３。ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｍｅｍｂｅｒｏｆｆｉｌａｍｅｎ－ｔｏｕｓｉｓｍｕｃｈｌｏｗ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｐｒｉｃｅｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｌｏｎｇＤＮＡｓｅｑｕｅｎｃｅｓｕｃｈａｓｏｎｌｙＣＯＳＴＳｌｉｔｔｌｅｍｏｎｅｙｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ．Ｉｎ２００６．Ｒｏｔｈｅｍｕｎｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｏｄｆｏｒｕｓｉｎｇａａｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ６４００ｆａｍｉｌｙａｎｄｉｓａａＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｗｉｔｈｍａｔｅｒｉａｌｂａｓｅｓ．Ｍ１３ｉｓｓｅｌｆ—ａｓｓｅｍｂｌｙｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔａｒｅＭ１３ｉｓｑｕｉｔｅｈｉｇｈ，ｂｕｔｉｔｔｏｃｌｏｎｅｔｈｅＭ１３ｇｅｎｅｆｒｏｍｈｏｖｅｌｍｅｔｈ—ｏｖｅｒｉｎＤＮＡａｒｅａ．ＴｈｅｒｅａｔｈｒｅｅｍａｉｎｓｔｒａｎｄｅｄＤＮＡ．ｉｔｂｅｆｏｌｄｅｄｒｅａｓｏｎｓ．（ｉ）Ｍ１３ｉｓｗｉｔｈｓｔａｂｌｅｓｉｎｇｌｅ－ＤＮＡ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｃａｎｏｒｄｏｕｂｌｅ—ｓｔｒａｎｄｅｄｔｏ７ｋｂｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｏｆＭ１３ａｎｄｔｏｆｒｅｅｌｙｈｙｂｒｉｄｉｚｅａｎｄｉｓｍｏｒｅｆｌｅｘｉｂｌｅ２００ｓｈｏｒｔｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓｔａｐｌｅｓｔｒａｎｄｓｄｅｓｉｒｅｄｓｈａｐｅｓｓｕｃｈｐｏｉｎｔｅｄｓｔａｒｓａｓｆｏｌｄｉｎｔｏａｓｓｅｍｂｌｅｄ．ＩｎｔｈｅｐａｓｔＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓ—ｓｑｕａｒｅｓ．ｔｒｉａｎｇｌｅｓａｎｄｆｉｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｕｎｉｔｉｓｃｏｎｓｔｉｔｕ－ｔｅｄｏｆｓｏｍｅｓｔｒｉｃｔｔｏｅｔｃ［２…．ＴｈｅｓｅｓｉｘｓｈｏｒｔＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓ．ｓｏｉｔｉｓｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＦＭａｎｄＳＴＭｓｕｒｆａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ（Ｆｉｇ．１）．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄ－ｉｎｇｔｏｔｈｅｂａｓｉｃｄｅｓｉｒｅｄｓｈａｐｅｓ．ｈｅａｌｓｏａｓｓｅｍｂｌｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｈａｔｃｏｕｌｄｂｅｃｒｅａｔｅｄｗｉｔｈａｒｂｉｔｒａｒｉｌｙｓｈａｐｅｄｈｏｌｅｓｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｓｔｒａｎｄ，ｔｏａｎｄｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｓｅｓｔｒａｎｄｓｆｏｒｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｅｌｆ－ａｓ—ｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇｓｅｖｅｒａｌｓｈｏｒｔＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｃｏｍｐｌｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙｃｒｅａｔｅｄｂｙｓｅｖｅｒａｌ—ｓｔｅｐａｓｓｅｍｂｌｙ，ｓｏｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆＤＮＡｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｎｏｔｍｕｃｈｈｉｇｈ．（ｉｆ）Ｉｔｓｌｅｎｇｔｈｉｓｍｕｃｈｐｒｏｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｃａｎｖａｒｉｏｕｓｐａｔｔｅｒｎｓｓｕｃｈａｓｌｅｔｔｅｒｓ，ｂｅｓｎｏｗｆｌａｋｅ，ａｎｄｍａｐ．Ｔｈｅｓｅｐａｔｔｅｒｎｓｗｏｕｌｄｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆａｎｙｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｓｈａｐｅｓ，ｓｏｔｈｅｙｃｏｕｌｄｂｅｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙＡＦＭａｎｄｄｅｃｉｄｅｔｈｅｓｉｚｅｏｆｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅＳＴＭ（Ｆｉｇ．２）．Ｆｉｇ．１ＤＮＡｏｒｉｇａｍｉｓｈａｐｅｓａｎｄＡＦＭｉｍａｇｅｓｔｏＡｐｐｌｉｅｄｔｈｅｓａｍｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｇｒｏｕｐｆｒｏｍＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｕｓｅｄｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｏｆＭ１３ｒａｐｌ８ａｎｄｏｖｅｒａｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｉｎ１９９８，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｏｌｅｃｕｌｅｓ７ｋｂｓｉｎ－Ｗａｎｇｔｉｆｅｓ，ａｓＷｉｎｆｒｅｅｄｅｓｉｇｎｅｄＷａｎｇＤＸ２００ｓｈｏｒｔｓｔａｐｌｅｗｈｉｃｈａｃｔｉｎｇｔｉｌｅｓｃｏｕｌｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｄｅ—ｓｔｒａｎｄｓｔｏｆｏｌｄｉｎｔｏｔｈｅｐａｔｔｅｒｎｏｆＣｈｉｎａｍａｐｔｈａｔｗｅｒｅｒｏｕｇｈｌｙ１５０ｎｍｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ．ＡｎｄｔｈｅＣｈｉｎａｍａｐｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇＡＦＭⅢＪ．Ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｕｎｉｔｉｓａｎｏｔｈｅｒｆａｍｉｌｉａｒｍｏｔｉｆ，ａｎｄＤＸｍｏｌｅｃｕｌｅｉｓｏｎｅｓｉｒｅｄｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ［３“．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｆｉｖｅｅｎｏｕｇｈｒｉｇｉｄＤＸｍｏ—ｔｉｆｓｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ｂｕｔｏｎｌｙＤＡＯａｎｄＤＡＥｍｏｔｉｆｓａｒｅｏｆｔｈｅｓｅｍｏｔｉｆｓｉｎＤＮＡｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｆｏｕｒｓｔａｂｌｅ（Ｆｉｇ．３）．ＤＡＯｍｏｔｉｆ，ＤＮＡｓｔｒａｎｄｓ，ｅａｃｈｏｆｗｈｉｃｈ万方数据　１２期杨静等：ＤＮＡ自组装技术的研究进展及难点２１４１Ｆｉｇ．２ＰａｔｔｅｒｎｉｎｇｏｆＤＮＡｏｒｉｇａｍｉａｎｄＡＦＭｉｍａｇｅｓｉｎｔｗｏｈｅｌｉｃｅｓ，ｈａｄｄｏｕｂｌｅｃｒｏｓｓｏｖｅｒａｎｄｔｈｅｒｅｗｅｒｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｏｔｉｆｓ，ｔｗｏＤＡＯａｎｄｏｎｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ＤＡＥｍｏｌｅｃｕｌｅｓ。ａｌｉｔｔｌｅＤＡＥ．ＯｎｅｏｆＤＡＯ，ｏｎｔｈｅｌｅｆｔ，ｗａｓｍａｒｋｅｄ“Ａ”ｆｒｏｍＤＡ０，ｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｆｉｖｅｓｔｒａｎｄｓ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｗａｓｍａｒｋｅｄ“Ｂ”．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｏｎｅｏｆｗｈｉｃｈｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｄｉｎｂｏｔｈｈｅｌｉｃｅｓ．ＡｎｄＤＡＥｕｎｉｔｗａｓａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｏｒｍＢｔｈａｔｃｏｕｌｄｔＷＯｓｔｒａｎｄｓｄｉｄｎｏｔｆｏｒｍｉｎｔｏｃｒｏｓｓｏｖｅｒ．ｒｅｐｌａｃｅＢ．Ｉｎｆａｃｔ，Ｂ‘ｂｅｌｏｎｇｅｄｔｏＤＡＥｕｎｉｔ，ｂｕｔｉｔｍｏｔｉｆｏｆＤＸｕｎｉｔｈａｄａｓｔｉｃｋｙｅｎｄｗｉｔｈａ４ｂｐｃｏｎｔａｉｎｅｄｔｗｏｈａｉｒｐｉｎ－ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄｂｕｌｇｅｄ３一ａｒｍｓｅｑｕｅｎｃｅｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｊｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗａｙ，ＢｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆＤＸｕｎｉｔｓｂｙＷａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉ—ｔｈｅ２ＤｌａｔｔｉｃｅＳＯｔｈａｔｉｔｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｌｉｇｈｔａｎｄｏｆＤＸｕｎｉｔｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇｓｈａｄｅｓｔｒｉｐｅｓｂｙＡＦＭｉｍａｇｉｎｇ．ＴｈｅｕｐｐｅｒｓｔｉｃｋｙｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓｉｎｔｏｔＷＯｄｉｍｅｎｓｉｏｎａＩ（２一Ｄ）ｌａｔ—ｅｎｄｏｎｔｈｅｒｉｇｈｔｏｆ“Ａ”ｕｎｉｔｂｏｎｄｅｄｔｏｔｈｅｓｔｉｃｋｙＤＡ０ａｎｄＤＡＥｕｎｉｔｓ，ｔｗｏｖａｒｉｏｕｓｌａｔ－ｅｎｄｂｅｌｏｗｏｎｔｈｅｌｅｆｔｏｆ“Ｂ”ｕｎｉｔ．ａｎｄｏｎｅｂｅｌｏｗｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｏｎｅ，ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＤＡＯＵ—ｏｎｔｈｅｒｉｇｈｔｏｆ“Ａ”ｕｎｉｔｂｏｎｄｅｄｔｏｔｈｅｕｐｐｅｒｓｔｉｃｋｙｃａｌｌｅｄＤＡＯ—Ｅ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｗａｓｃａｌｌｅｄｅｎｄｏｎｔｈｅｌｅｆｔｏｆ“Ｂ”ｕｎｉｔ。ａｎｄｖｉｃｅｖｅｒｓａ．ＩｎｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆＤＡＥｕｎｉｔｓ．Ｈｅｒｅ。ｗｅｔｈｉｓｗａｙ，ｔｈｅ２Ｄｌａｔｔｉｅｅｗａｓｆｏｒｍｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅＤＡＯ—Ｅｆｏｒｅｘａｍｐｌｅｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｓｅｌｆ—ＤＡＯ—ＥａｎｄＤＡＥ—ＯｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＡＦＭｉｍａ—ｐｒｏｃｅｓｓｏｆＤＡＯｕｎｉｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓ２Ｄｌａｔｔｉｃｅ，ｇｉｎｇ（Ｆｉｇ．４）．ＤＡＯＤＡＥＩ｛嚣ＤＡ０一ＥＤＡＥ—Ｏ＋＋Ｆｉｇ．３ＭｏｄｅｌｓｆｏｒＤＡＯａｎｄＤＡＥｔｉｌｅｓａｎｄｔｈｅｌａｔｔｉｃｅｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＤＡＯａｎｄＤＡＥｔｉｌｅｓ万　方数据ｉｏｉｎｅｄｓｐａｃｉｎｇ．ＢｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｒｅｅａｎｏｔｈｅｒＥａｃｈｕｎｉｑｕｅｂｅｔｗｅｅｎｔｙ．Ｅａｃｈｔｈｅｔｉｃｅｓ．Ｕｓｉｎｇｔｉｃｅｓｎｉｔｓ，ｗａｓＤＡＥ—ＯｔａｋｅａｓｓｅｍｂｌｙＺ１４２计算机学报２００８拒ＡＢＦｉｇ．４ＴｈｅＡＦＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｗｏｔｉｌｅｓｌａｔｔｉｃｅ：ＤＡＯ—ＥＡＢ，ＤＡＯ—ＥＡＢ６ａｎｄＤＡＥ－ＯＡＢ，ＤＡＥ－ＯＡＢ‘ＤＸｕｎｉｔｈａｓｍｏｒｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｔｈａｎｐｒｉｍａｒｙｔｉｌｅｓ．Ｉｔｎｏｔｏｎｌｙｓｕｒｐａｓｓｅｓｔｈｅｓｉｍｐｌｅｏｎｅ～ｄｉｍｅｎ－ｓｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｃｏｍｂｉｎｅｉｎｔｏ２Ｄａｎｄ３Ｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｉｓｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｎｅｗｍｏｄｕｌｅｔｏｐｅｒｆｏｒｍＤＮＡｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ＤＸｕｎｉｔｈａｓｓｔｉｌｌａｌｏｔｏｆｆｌａｗｓｓｕｃｈａｓｌａｅｋｉｎｇｏｆｒｅｐｏｒｔｅｒｓｔｒａｎｄｓａｎｄｓｍａｌｌｅｒｓｐａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｎｄｓ．Ｔｈｕｓ．ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｍｏｒｅｐｅｒ－ｆｅｅｔａｎｄｓｔａｂｌｅｍｏｔｉｆｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏ—ｇｙａｎｄＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｉｓｇｏａｌ，ＬａＢｃａｎ，ｆｏｕｎｄｉｎｇｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤＸｕｎｉｔ，ｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｅｄＴＸｍｏｄｕｌｅｔｈａｔｗａｓｍｏｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈａｎＤＸｕｎｉｔＥ３３］．Ｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｕｒ０１ｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ（Ｆｉｇ．５）。ｗｈｉｃｈｆｏｒｍｅｄｔｈｒｅｅＤＮＡｈｅｌｉｃｅｓｂｙｆｏｕｒｉｍｍｏｂｉｌｅｃｒｏｓｓｏｖｅｒｐｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅａｎｔｉｐａｒａｌｌｅｌｄｏｕｂｌｅ—ｓｔｒａｎｄｅｄＤＮＡｈｅｌｉｃｅｓｆｉｎａｌｌｙｆｏｒｍｅｄｔｏＴＸｕｎｉｔｉｎａｐｌａｎｅａｎｄｈａｄｆｏｕｒｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓ．ＩｎＴＸｕｎｉｔｓ，ＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓ，ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｎｇｉｎｔｈｒｅｅｈｅｌｉｃｅｓ，ｃｏｕｌｄａｃｔａｓｒｅｐｏｒｔｅｒｓｔｒａｎｄｓａｎｄｉｍｐｌｅ—ｍｅｎｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔｏｆｃｏｍｐｕｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎ—ｔｉｍｅ．ｔｈｅ２ＤｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆＴＸｕｎｉｔｓｗａｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｓｏｍｅｓｐａｃｅｔｈａｔｐｒｏｖｉｄｅｄｇａｐｓｆｏｒｏｔｈｅｒｍｏｌｅｃｕｌｅｓ．ＳｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔＴＸｕｎｉｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙＬａＢｅａｎ．ＡａｎｄＢ．ｔｗｏｏｆＴＸｕｎｉｔｓ，ｃｏｎｔａｉｎｆｏｕｒｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓ．ＴｈｅｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓｏｆＡｗｅｒｅｄｅ－ｓｉｇｎｅｄｔｏｂｅｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｗｉｔｈｔｈａｔｏｆＢｔｏｄｅ—ｖｅｌｏｐｔｈｅＡＢａｒｒａｙ（Ｆｉｇ．６）．Ｂｅｓｉｄｅｓ，Ｃ，Ｃ’ａｎｄＤｗｅｒｅｏｔｈｅｒｔｈｒｅｅＴＸｕｎｉｔｓ．Ｃｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｔｈｒｅｅｈｅｌｉｃｅｓ，ｂｕｔｃｏｎｔａｉｎｅｄｏｎｌｙａｐａｉｒｏｆｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓｉｎｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｈｅｌｉｘｗｈｉｃｈｐａｉｒｅｄｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆＡａｎｄ万　方数据Ｂｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＷｈｅｎＣｗａｓｒｏｔａｔｅｄａｂｏｕｔ１０３。。ｉｔｗｏｕｌｄｂｅｃｏｍｅａｎｏｔｈｅｒｕｎｉｔ“Ｃ…．ｗｈｉｃｈｆｏｒｍｅｄｔｈｅｒａｉｓｅｄｓｔｒｉｐｅｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆ２Ｄａｒｒａｙ．Ｄｗａｓａｃｏｍｍｏｎｄｏｕｂｌｅ—ｓｔｒａｎｄｅｄｈｅｌｉｘ，ｆｉｌｌｉｎｇｔｈｅｇａｐｓｅｍｓｔｍｇｉｎｔｈｅａｒｒａｙ．Ｂｙｒｅｃｏｇｍｚｍｇｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｓｔｉｃｋｙｅｎｄｓ．ｔｈｅｓｅＴＸｕｎｉｔｓｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅＡＢＣ’Ｄａｒｒａｙ，ｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＡＦＭｉｍａｇｅ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｎ，ＴＸｍｏｄｕｌｅｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏＤＮＡｃｏｍｐｕｔｉｎｇｓｕｃｈａｓＢｏｏｌｅａｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｄｄｉｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｆｉｇ．５ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆＴＸｍｏｔｉｆＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｐｏｉｎｔ－ｓｔａｒＤＮＡｍｏｔｉｆｓａｔｔｒａｃｔｍｏｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ’ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．ＩｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆＤＸａｎｄＴＸｍｏｔｉｆｓ．Ｉｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒＤＮＡｍｏｔｉｆｓ，ｔｈｅｒｅａｒｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓ：ｃｅｎｔｒａｌｓｔｒａｎｄ，ｉｄｅｎ—ｔｉｃａｌｍｅｄｉｕｍｓｔｒａｎｄｓａｎｄｉｄｅｎｔｉｃａｌｐｅｒｉｐｈｅｒａＩｓｔｒａｎｄｓ．ＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆＤＮＡｓｉｎｇｌｅ—ｓｔｒａｎｄｓｉｓａｌｉｔｔｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒｍｏｔｉｆｓ．Ｉｎ２００３，Ｈａｏｅｔａ１．ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｆｌｐａｐｅｒｉｎＳｃｉｅｎｃｅｔｈａｔｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｏｖｅｌｃｒｏｓｓ－ｓｈａｐｅｄＤＮＡｍｏｄｕｌｅ（ｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒｍｏｔｉｆ），ａｎｄｆｏｒｍｅｄｓｑｕａｒｅｇｒｉｄｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［３５｜．Ｉｎ２００７．Ｐａｒｋｉｍｐｒｏｖｅｄｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｃｏｎ－ｓｔｒｕｃｔｔｗｏｄｉｓｔｉｎｃｔｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃ—ｔｕｒｅｓｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗａｙｓ，ｂａｓｉｎｇｏｎｔｈｅｆｏｕｒ－ｐｏｉｎｔ—ｓｔａｒｍｏｔｉｆ．Ｏｎｅｗａｓｆｉｎｉｔｅ—ｓｉｚｅｌａｔｔｉｃｅ２×２ｆｌａｎｏａｒ－ｒａｙｓ（ＮＡｓ）ａｎｄｄｓＤＮＡｂｒｉｄｇｅｓ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｗａｓｅｘｔｅｎｄｅｄｌａｔｔｉｃｅｓｎａｎｏｔｒａｃｋｓ（ＮＴｓ）ａｎｄｄｓＤＮＡｂｒｉｄｇｅｓ［３“．ＴｈｅｓｅｔｗｏｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍＡ—ｔｉｌｅｓ（Ｆｉｇ．７④）ａｎｄＢ－ｔｉｌｅｓ（Ｆｉｇ．７⑤）．Ｂｏｔｈｏｆｔｈｅｍｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｓｔｒａｎｄｓ：ａｃｅｎｔｒａｌｌｏｏｐ－ｓｔｒａｎｄ，ｆｏｕｒｓｈｅｌｌｓｔｒａｎｄｓ，ａｎｄｆｏｕｒａｒｍ－ｓｔｒａｎｄｓ．ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎＡ—ｔｉｌｅａｎｄＢ－ｔｉｌｅｗａｓｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｅｎｄｓ７ｓｔｉｃｋｙａｔｂｏｔｈ５ａｎｄ３＇－ｅｎｄｓ．ＡｓｓｈｏｗｎｉｎＦｉｇ．７，ｏｎｅｌ×２ａｎｄｔｗｏｆｏｒｍｓｏｆ２×２ＮＡｓｗｅｒｅａｓｓｅｍ—ｂｌｅｄｂｙＷａｔｓｏｎ—Ｃｒｉｃｋｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｔｉｃｋｙ－ｅｎｄｓ．Ｏｎｅ２×２ＮＡｓｈａｄｎｏａｒｍ—ｓｔｒａｎｄｓ（Ｆｉｇ．７④），ａｎｄ