Research & Development

핵산나노공학(DNA Nanotechnology)이란
DNA를 유전정보의 저장 또는 전달 매체로 보지 않고 DNA의 자가조립(Self-assembly) 특성
이용한 구조물을 만들기 위한 재료로 이용하는 기술입니다.

DNA에 대한 기존인식
DNA에 대한 기존인식분자생물학적 중심원리(Central dogma: DNA-RNA-Protein)의
주요 구성 요소로서 유전 정보 저장 매체
DNA에 대한 새로운 인식
DNA의 염기 서열 간 열역학적 특이적 결합 :
강력한 분자 인식 도구로서 사용 가능↓
DNA
고도의 정밀한 구조의
자기조립(Self-assembly) 나노 물질 창조
재료 목적의 DNA 개발은 분자 역사의 새로운 장을 열었다.
Nadrian C. Seeman, Nature (2003)

핵산나노공학(DNA Nanotechnology)으로 다양한 핵산 나노 구조체를 창출할 수 있습니다.

핵산 오리가미 : 핵산 나노 구조체의 다양한 외형으로 무한한 진화 가능
Rothemund, P. W. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature 440, 297–302 (2006).

DNA 나노구조체를 이용하여 차세대 바이오 기술 및 제품을 개발할 수 있습니다.

(초기)2차원형 타일 조립식 DNA 나노 구조체
2차원형 타일 조립식 DNA 나노 구조체
Bottom-up 나노 핵산 공학으로
DNA는 설계 가능한 분자 인식 도구
(현재)3차원형 DNA 나노 구조체 조립형
3차원형 DNA 나노 구조체 조립형
무한한 목적의 활용을 위한
2,3차원 DNA 나노구조체의 합성
Seeman, N. C. et al. DNA nanotechnology. Nature Reviews Materials 3 17068 (2018).
He, Y. et al. Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra. Nature 452, 198–201 (2008).

역학적 핵산 나노 공학

핵산 모형의 형태 및 기능 변화

  • 등온 가닥 분리 반응을 통한 형태 및 기능 변화 유도 가능
  • 유사 효소 반응 유도
  • 조건적 반응을 통한 DNA computing 실현 가능
Winfree, E. in DNA Based Computers.
Proceedings of a DIMACS Workshop, April 4, 1995,
Princeton University
(eds Lipton, R. J & Baum, E. B.)
199–219 (American Mathematical Society, Providence, 1996).

안정된 조립 기술을 통한 DNA 나노구조체의 기능적 활용
서열 기반 디바이스
나노 스케일 조립
설계 가능한 분자 인식 툴 개발
거대 생물 유래 분자와의 결합
나노 스케일의 임상 시스템 개발
그 자체로 기능을 가지는 핵산 서열
특이적 결합 성질을 가지는 물질 (aptamer)
혹은 효소적 활성을 가지는 물질 (ribozyme, DNAzyme) 개발
DNA 나노구조체의 합성
  • IRB Barcelona, (2019)
  • He, Y. & Liu, D. R. Autonomous multistep organic synthesis
    in a single isothermal solution mediated by a DNA walker.
    Nat. Nanotechnol. 5, 778–782 (2010).
  • Advanced Biosystems (2019)