التقنية النانوية للحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين: الفرق بين النسختين

ط
بوت: تعريب
(تنسيق وصلات)
ط (بوت: تعريب)
[[ملف:Mao-4armjunction-schematic.png|thumb|250px| ترتبط هذا الضفائر الأربع في تقاطع الدنا رباعي الأذرع بسبب أن هذا الهيكل يُضَخِّم عدد [[زوج قاعدي|الأزواج القاعدية]] الصحيحة، وذلك مع تطابق [[أدينين|الأدينين]] C مع [[سيتوزين|السيتوزين]] T، وتطابق [[ثيمين|الثيمين]] C مع [[غوانين|الغوانين]] G. مصدر الملف: ماو 2004.<ref name="Mao04"/>]]
|
[[ملف:Mao-DX-schematic-2.jpg|thumb|300px| جزيء التقاطع المزدوج (DX). يتكون هذا الجزيء من خمسة ضفائر [[دنا]] فرديةٍ والتي تشكل نطاقين حلزونيين مزدوجين، على اليسار واليمين في الصورة. هذا وتوجد نقطتين للتقاطع حيث تعبر الضفائر من نطاقٍ إلى النطاق الآخر. مصدر الملف: ماو 2004.<ref name="Mao04">{{citeCite journal |last=Mao |first=Chengde |authorlink= |year=2004 |month=December |title=The Emergence of Complexity: Lessons from DNA |journal=[[PLoS Biology]] |volume=2 |issue=12 |pages=2036–2038 |issn=1544-9173 |pmid=15597116 |pmc=535573|doi=10.1371/journal.pbio.0020431}}</ref>]]
|}
</center>
 
* '''تقلص التماثل المتسلسل'''. حيث يركز غالبية التصميم في تقانة الدنا النانوية على تصميم سلاسل ومن ثم تكون البنية أو الهيكل المرغوب الوصول إليه هو عبارةٍ عن تدنٍ ديناميكيٍ حراريٍ، وتكون الهياكل التي أُسيء تجمعها ذات طاقاتٍ أعلى ومن ثم تكون غير مرغوبةٍ.
* '''الهياكل الملفوفة'''. لعل أحد المداخل البديلة للمنهجية البلاطية يتمثل في أن هياكل الدنا ثنائية الأبعاد يمكن إنتاجها من خلال ضفيرةٍ طويلةٍ مفردةٍ من التسلسل الجبري الذي يتم طيه أو لفه في الشكل المرجو بواسطة استخدام ضفائرٍ "مشبكيةٍ" أقصرٍ طولاً. مما يسمح بعد ذلك بإنتاج أشكالٍ ثنائية الأبعاد نانوية المقياس من خلال استخدام [[دنا|حمض الدنا النووي]]. وتضمنت التصاميم الموضحة [[سميلي|الوجه المبتسم (سميلي)]] و[[خريطة]] [[شمال أمريكا]] التضاريسية غير المستوية. فقد كانت [[أوريغامي الدنا]] {{إنج| DNA origami}} قصة غلاف الدورية العلمية [[نيتشر (دورية)|''نتيتشر'']] في عددها الصادر في 15 من مارس 2006 م. <!----><ref>'''DNA origami:''' {{citeCite journal |last=Rothemund |first=Paul W. K. |authorlink=Paul W. K. Rothemund |year=2006 |month= |title=Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns |journal=[[Natureنيتشر (Journalمجلة)|Nature]] |volume=440 |issue= 7082|pages=297–302 |issn=0028-0836 |pmid=16541064|doi=10.1038/nature04586}}</ref>
*'''التجمع الحركي'''. ظهر اهتمام مؤخراً صوب ضبط حركة التجمع الذاتي للدنا، ومن ثم يمكن برمجة الديناميات العابرة {{إنج| transient dynamics}} ضمن هذا التجمع. ونلاحظ أن لتلك الطريقة ميزةً تتمثل في التقدم بشكلٍ متساو الحرارة ومن ثم لا تتطلب خطوة [[تخمير (أحياء)|التخمير]] {{إنج| Annealing (biology)}} الحراري المطلوب في الطرق الديناميكية الحرارية الفردية. <!----><ref>'''Kinetic assembly:''' {{citeCite journal |doi=10.1038/nature06451 |title=Programming biomolecular self-assembly pathways |year=2008 |last1=Yin |first1=Peng |last2=Choi |first2=Harry M. T. |last3=Calvert |first3=Colby R. |last4=Pierce |first4=Niles A. |journal=Nature |volume=451 |pages=318–22 |pmid=18202654 |issue=7176}}</ref>
 
===التصميم المتسلسل===
بعد استخدام وتطبيق أيٍ من الأساليب آنفة الذكر لتصميم الهياكل الثانوية للجزيء المستهدف، يجب تقسيم تسلسلٍ فعليٍ من النوكليوتيدات والتي ستتشكل في الهيكل المرغوب. وهنا يمثل تصميم الحمض النووي عملية إنتاج مجموعةٍ من سلاسل [[حمض نووي|الأحماض النووية]] القاعدية والتي سترتبط ضمن تعديلٍ مرغوبٍ (انظر، على سبيل المثال، [[تركيب الحمض النووي]] {{إنج| Nucleic acid structure}}). مما يجعل من تصميم الحمض النووي مركزياً في مجال تاقنة الدنا النانوية.
 
لتصميم الحمض النووي أهدافاً مثيلةً ب[[تصميم البروتين]] {{إنج| Protein design}}: ففي كليهما، يتم تصميم تسلسل المونومرات لصالح الهيكل المترابط أو المطوي الملفوف ولغير صالح الهياكل البديلة. وهنا نلاحظ أن لتصميم الحمض النووي ميزة كونه يمثل مشكلةً أبسط حسابياً، وذلك بسبب أن بساطة قواعد [[زوج قاعدي|زوج واتسون كريك القاعدي]] تؤدي إلى سبلٍ [[حدس مهني|حدسيةٍ]] بسيطةٍ والتي تسفر عن تصاميمٍ قويةٍ تجريبياً. على الرغم من ذلك، فإن هياكل الحمض النووي أقل تنوعاً من البروتينات في وظيفيتها. <!----><ref>'''Sequence design:''' {{citeCite journal |last=Dirks |first=Robert M. |authorlink= |coauthors=Lin, Milo; Winfree, Erik & Pierce, Niles A. |year=2004 |month= |title=Paradigms for computational nucleic acid design |journal=[[Nucleic Acids Research]] |volume=32 |issue=4 |pages=1392–1403 |issn= |doi=10.1093/nar/gkh291|pmid=14990744 |pmc=390280}}</ref><!----><ref>'''Sequence design:''' {{citeCite journal |doi=10.1137/060651100 |title=Thermodynamic Analysis of Interacting Nucleic Acid Strands |year=2007 |author=Dirks, Robert M. |journal=SIAM Review |volume=49 |pages=65 |last2=Bois |first2=Justin S. |last3=Schaeffer |first3=Joseph M. |last4=Winfree |first4=Erik |last5=Pierce |first5=Niles A.}}</ref>
 
==أنماط الهياكل==
[[ملف:Mao-DXarray-schematic-small.gif|thumb|200px| تجمع مصفوفة دي إكس. حيث يمثل كل قضيبٍ نطاقاً مزدوج الحلزون من [[دنا|الحمض النووي]]، وذلك مع الأشكال الممثلة [[نهاية لزجة|للنهايات اللزجة]] {{إنج| sticky end}} التكميلية. حيث سيتم دمج جزيء دي إكس في الأعلى ضمن مصفوفة دنا ثنائية الأبعاد والتي تظهر في الأسفل. حيث يُعَدُ ذلك مثالاً للاستراتيجية البلاطية لتصميم هياكل الدنا النانوية. مصدر الملف: ماو 2004.<ref name="Mao04"/>]]
 
[[ملف:DNA nanostructures.png|thumb|300px| على اليسار، نموذج لرقاقة الدنا المستخدمة لتشكيل شبكةٍ دوريةٍ ثنائية الأبعاد. أما الصورة على اليمين فتظهر لقطةً مصورةً [[مجهر الطاقة الذرية|لمجهر الطاقة الذرية]] للشبكة المجمعة. مصدر الملف: سترونج 2004.<ref>{{citeCite journal |last1=Strong |doi=10.1371/journal.pbio.0020073 |title=Protein Nanomachines |year=2004 |first1=Michael |journal=PLoS Biology |volume=2 |pages=e73 |pmid=15024422 |issue=3 |pmc=368168}}</ref>]]
 
لعل إحدى الطرق الأولى لإنتاج هياكل الدنا النانوية تمثلت في تصنيعها من الوحدات المنفصلة الأصغر حجماً. ولتلك الطريقة ميزة كونها قادرةً على فصل التفاعلات الأقوى إدراكياً والتي تشكل كل بنيةٍ من تجمع الهيكل الكامل الأكبر حجماً. حيث أنها غالباً ما تُستخدم لإنتاج الشبكات الدورية، إلا أنه يمكن استخدامها كذلك لتحقيق التجمع الذاتي الحسابي {{إنج| algorithmic self-assembly}}، مما يجعلها رصيفاً واحداً [[حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين|لحوسبة الدنا]].
 
هذا بالإضافة إلى أنه يمكن تزويد وتجهيز جزيئات دي إكس أو ثنائية التقاطع ب[[نهاية لزجة|النهايات اللزجة]] {{إنج| sticky end}} بهدف دمجها ضمن الشبكة الدورية ثنائية الأبعاد. وهنا يكون لكل جزيء دي إكس أربعة أطرافٍ، واحد في كل نهايةٍ من النطاقين [[حلزون مزدوج|الحلزونيين المزدوجين]] الإثنين، وأن هذه يمكن تزويدها بنهاياتٍ لزجةٍ والتي تبرمجها ليتم دمجها ضمن نموذجٍ معينٍ. وهنا نلاحظ وجود أكثر من نمطٍ واحدٍ للجزيئات ثنائية التقاطع (دي إكس) يمكن استخدامها والتي يمكن إنتاجها ليتم ترتيبها في صفوفٍ أو أي نموذج [[فسيفساء (رياضيات)|فسيفساءٍ]] آخرٍ. ومن ثم فهي تشكل صفائحاً مسطحةً ممتدةً والتي هي عبارةٌ عن [[بلورة|بلوراتٍ]] دنويةٍ ثنائية الأبعاد بصورةٍ أساسيةٍ. <!----><ref>'''DX arrays:''' {{citeCite journal |last=Winfree |first=Erik |authorlink= |coauthors=Liu, Furong; Wenzler, Lisa A. & Seeman, Nadrian C. |year=1998 |month=6 August|title=Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals |journal=[[Natureنيتشر (Journalمجلة)|Nature]] |volume=394 |issue= 6693|pages=529–544 |issn=0028-0836 |pmid=9707114|doi=10.1038/28998}}</ref><!----><ref>{{citeCite journal |last=Liu |first=Furong |authorlink= |coauthors=Sha, Ruojie & Seeman, Nadrian C. |year=1999 |month=10 February|title=Modifying the Surface Features of Two-Dimensional DNA Crystals |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=121 |issue=5 |pages=917–922 |issn=0002-7863|doi=10.1021/ja982824a}}</ref>
 
كما تم تشكيل المصفوفات ثنائية الأبعاد من المحفزات الأخرى كذلك، والتي منها مصفوفة [[تقاطع هوليداي]] [[معين (هندسة رياضية)|معينة الأضلاع]] {{إنج| Holliday junction rhombus array}}، وكذلك باقي المصفوفات ثنائية التقاطع (دي إكس) الأخرى العديدة والمتنوعة في أشكال المثلثات ومسدسات الأضلاع. <!----><ref>'''Other arrays:''' {{citeCite journal |last=Mao |first=Chengde |authorlink= |coauthors=Sun, Weiqiong & Seeman, Nadrian C. |year=1999 |month=16 June|title=Designed Two-Dimensional DNA Holliday Junction Arrays Visualized by Atomic Force Microscopy |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=121 |issue=23 |pages=5437–5443 |issn=0002-7863|doi=10.1021/ja9900398}}</ref><!----><ref>'''Other arrays:''' {{citeCite journal |last=Constantinou |first=Pamela E. |authorlink= |coauthors=Wang, Tong; Kopatsch, Jens; Israel, Lisa B.; Zhang, Xiaoping; Ding, Baoquan; Sherman, William B.; Wang, Xing; Zheng, Jianping; Sha, Ruojie & Seeman, Nadrian C.|year=2006 |month= |title=Double cohesion in structural DNA nanotechnology |journal=[[Organic and Biomolecular Chemistry]] |volume=4 |issue= 18|pages=3414–3419 |issn= |pmid=17036134|doi=10.1039/b605212f}}</ref><!----><ref>'''Other arrays:''' {{citeCite journal |last=Mathieu |first=Frederick |authorlink= |coauthors= Liao, Shiping; Kopatsch, Jens; Wang, Tong; Mao, Chengde & Seeman, Nadrian C. |year=2005 |month=April |title=Six-Helix Bundles Designed from DNA |journal=[[Nano Letters]] |volume=5 |issue=4 |pages=661–665 |issn=1530-6984 |pmid=15826105|doi=10.1021/nl050084f}}</ref>
 
ونلاحظ أن إنتاج الشبكات ثلاثية الأبعاد المصنعة من (الدنا) كان أولى الأهداف الخاصة بتقانة الدنا الحيوية، إلا أنه أثبت أنه واحداً من أصعب الأهداف ليتم تحقيقه. إلا أنه أفادت التقارير عام 2009 أنه تم النجاح في محاولات إنتاج شبكات الدنا ثلاثية الأبعاد، من خلال استخدام محفز قائم على فكرة [[انشدادية|الانشدادية]] {{إنج| tensegrity}}، المتمثلة في التوازن القائم بين قوى التوتر والضغط. <!----><ref>'''Three-dimensional lattices:''' {{citeCite journal |doi=10.1038/nature08274 |title=From molecular to macroscopic via the rational design of a self-assembled 3D DNA crystal |year=2009 |last1=Zheng |first1=Jianping |last2=Birktoft |first2=Jens J. |last3=Chen |first3=Yi |last4=Wang |first4=Tong |last5=Sha |first5=Ruojie |last6=Constantinou |first6=Pamela E. |last7=Ginell |first7=Stephan L. |last8=Mao |first8=Chengde |last9=Seeman |first9=Nadrian C. |journal=Nature |volume=461 |pages=74–7 |pmid=19727196 |issue=7260 |pmc=2764300}}</ref>
 
{{أنجر|DNA nanotubes}}
 
===الأنابيب النانوية===
بالإضافة إلى الصفائح المسطحة، تم إنتاج الشبكات ثنائية التقاطع (دي إكس) لتشكيل أنابيبٍ نانويةٍ جوفاء يتراوح قطرها من 4 إلى 20 [[نانومتر|نانومتراً]]. وهنا نلاحظ أن أنابيب الدنا النانوية تلك شبيهةٌ إلى حدٍ ما في أحجامها [[أنابيب نانوية كربونية|بالأنابيب النانوية الكربونية]]، إلا أن الأنابيب النانوية الكربونية عبارةٌ عن موصلاتٍ أقوى وأفضل للحرارة، في حين أنابيب الدنا النانوية هي أكثر قابليةٍ للتعديل بسهولةٍ وارتباطاً بالهياكل الأخرى. <!----><ref>'''DNA nanotubes:''' {{citeCite journal |last=Rothemund |first=Paul W. K. |authorlink=Paul W. K. Rothemund |coauthors=Ekani-Nkodo, Axel; Papadakis, Nick; Kumar, Ashish; Fygenson, Deborah Kuchnir & Winfree, Erik |year=2004 |month=22 December|title=Design and Characterization of Programmable DNA Nanotubes |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=126 |issue=50 |pages=16344–16352 |issn=0002-7863 |pmid=15600335|doi=10.1021/ja044319l}}</ref>
[[ملف:DNA tetrahedron white.png|thumb|right|250px| نموذج لرباعي أسطح الدنا كما تم وصفه في جودمان 2005.<ref name="Goodman05"/> فكل حافةٍ من الشكل رباعي الأسطح هي عبارةٌ عن 20 زوجاً قاعدياً من الدنا الزوجي، وأن كل رأسٍ هي عبارة عن تقاطع ثلاثي الأذرع.]]
 
تم إنتاج عدداً من جزيئات الدنا ثلاثية الأبعاد والتي تتسم بالقدرة على الارتباط [[متعدد سطوح|بمتعدد الأسطح]] والتي منها على سبيل المثال [[ثماني سطوح|ثماني السطوح]] أو المكعب. وبصيغةٍ أخرى، فإن ثنائيات الدنا تتبع حواف متعددات الأسطح ذات تقاطع الدنا في كل رأسٍ له.
 
فقد تضمنت التوضيحات الأولى لمتعدد أسطح الدنا كلاً من [[رابطة دنا|روابط الدنا]] {{إنج| DNA ligase}} المتعددة وخطوات [[تصنيع المرحلة الصلبة]] {{إنج| solid-phase synthesis}} بهدف إنتاج متعدد السطوح. <!----><ref>'''DNA polyhedra:''' {{citeCite journal |last=Zhang |first=Yuwen |coauthors=Seeman, Nadrian C. |authorlink= |year=1994 |month= |title=Construction of a DNA-truncated octahedron |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=116 |issue=5 |pages=1661–1669 |issn=0002-7863|doi=10.1021/ja00084a006}}</ref> إلا أن الأعمال الحديثة أسفرت عن إنتاج متعدداً للأسطح والذي يتسم تصنيعه بالسهولة. وهذا يتضمن [[ثماني سطوح]] الدنا المصنوع من ضفيرةٍ فرديةٍ طويلةٍ مصممة لتنطوي داخل التعديل الصحيح، بالإضافة إلى [[رباعي سطوح|رباعي السطوح]] الذي يمكن إنتاجه من أربعة ضفائرٍ للدنا في خطوةٍ واحدةٍ. <!----><ref name="Goodman05">'''DNA polyhedra:''' {{citeCite journal |last=Goodman |first=R.P. |coauthors=Schaap, I.A.T.; Tardin, C.F.; Erben, C.M.; Berry, R.M.; Schmidt, C.F.; Turberfield, A.J. |authorlink= |year=2005 |month=9 December|title=Rapid chiral assembly of rigid DNA building blocks for molecular nanofabrication |journal=[[ساينس]] |volume=310 |issue=5754 |pages=1661–1665 |issn=0036-8075 |pmid=16339440|doi=10.1126/science.1120367}}</ref><!----><ref>'''DNA polyhedra:''' {{citeCite journal |last=Shih |first=William M. |coauthors=Quispe, Joel D.; Joyce, Gerald F. |authorlink= |year=2004 |month=12 February|title=A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron |journal=[[نيتشر (مجلة)|]] |volume=427 |issue= 6975|pages=618–621 |issn=0028-0836 |pmid=14961116|doi=10.1038/nature02307}}</ref>
 
===أشكال تعسفية===
بالإضافة إلى ما سبق ذكره، تم تصنيع كذلك هياكل دنا ذات أوجهٍ صلدةٍ، بواسطة استخدام طريقة [[أوريغامي]] [[دنا|الدنا]] {{إنج| DNA origami}}. حيث يمكن برمجة مثل تلك الهياكل لتفتح وتُطْلِقُ حمولتها استجابةً لمثيرٍ أو تحفيزٍ معينٍ، مما يجعلها مفيدةً [[تغليف جزيئي|كأقفاصٍ جزيئيةٍ]] {{إنج| Molecular encapsulation}} مبَرْمَجةٍ. <!----><ref>'''DNA boxes:''' {{citeCite journal |doi=10.1038/nature07971 |title=Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid |year=2009 |last1=Andersen |first1=Ebbe S. |last2=Dong |first2=Mingdong |last3=Nielsen |first3=Morten M. |last4=Jahn |first4=Kasper |last5=Subramani |first5=Ramesh |last6=Mamdouh |first6=Wael |last7=Golas |first7=Monika M. |last8=Sander |first8=Bjoern |last9=Stark |first9=Holger |journal=Nature |volume=459 |pages=73–6 |pmid=19424153 |issue=7243}}</ref><!----><ref>'''DNA boxes:''' {{citeCite journal |doi=10.1021/nl901165f |title=Scaffolded DNA Origami of a DNA Tetrahedron Molecular Container |year=2009 |last1=Ke |first1=Yonggang |last2=Sharma |first2=Jaswinder |last3=Liu |first3=Minghui |last4=Jahn |first4=Kasper |last5=Liu |first5=Yan |last6=Yan |first6=Hao |journal=Nano Letters |volume=9 |pages=2445–7 |pmid=19419184 |issue=6}}</ref>
 
==هياكل الحمض النووي النانوية الوظيفية==
 
===عمارة نانوية===
كان أول من اقترح فكرة استخدام مصفوفات الدنا لقولبة تجمع الجزيئات الوظيفية الأخرى هو نادرين سيمان في عام 1987، <!----><ref>'''Nanoarchitecture:''' {{citeCite journal |last=Robinson |first=Bruche H. |authorlink= |coauthors=Seeman, Nadrian C. |year=1987 |month=August |title=The Design of a Biochip: A Self-Assembling Molecular-Scale Memory Device |journal=[[Protein Engineering (journal)|Protein Engineering]] |volume=1 |issue=4 |pages=295–300 |issn=0269-2139 |url=http://peds.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/1/4/295 |pmid=3508280 |doi=10.1093/protein/1.4.295}}</ref> إلا أنه تم تحقيق التقدم مؤخراً فقط في تقليل أنواع تلك المشاريع للمارسة. ففي عام 2006، قام الباحثون بربط [[جسيمات الذهب النانوية]] {{إنج| Gold nanoparticle}} تساهمياً بالبلاطة ثنائة التقاطع للدنا {{إنج| DX-based tile}} وأظهروا أن التجمع الذاتي لهياكل الدنا قامت كذلك بتجميع الجزيئات النانوية التي تم إضافتها لهم. كما ظهر مشروع استضافة غير تساهمية في عام 2007، بواسطة استخدام متعددات أميد [[بيتر ديرفان]] {{إنج| Peter B. Dervan}} على مصفوفة ثنائية التقاطع لترتيب بروتينات [[استريبتافيدين|الاستريبتافيدين]] {{إنج| Streptavidin}} على أنواعٍ خاصةٍ من البلاطات على مصفوفة الدنا. <!----><ref>'''Nanoarchitecture:''' {{citeCite journal |last=Zheng |first=Jiwen |authorlink= |coauthors=Constantinou, Pamela E.; Micheel, Christine; Alivisatos, A. Paul; Kiehl, Richard A. & Seeman Nadrian C. |year=2006 |month= |title=2D Nanoparticle Arrays Show the Organizational Power of Robust DNA Motifs |journal=[[Nano Letters]] |volume=6 |issue= 7|pages=1502–1504 |issn=1530-6984 |pmid=16834438|doi=10.1021/nl060994c}}</ref><!----><ref>'''Nanoarchitecture:''' {{citeCite journal |last=Cohen |first=Justin D. |authorlink= |coauthors=Sadowski, John P.; Dervan, Peter B. |year=2007 |month= |title=Addressing Single Molecules on DNA Nanostructures |journal=[[Angewandte Chemie]] |volume=46 |issue=42 |pages=7956–7959 |issn=0570-0833 |pmid=17763481|doi=10.1002/anie.200702767}}</ref>
 
<!--[[ملف:Park-DNA-streptavidin.jpg|thumb|300px| البروتين المنقوض على مصفوفة الدنا 4x4. اضغط على الصورة لمزيدٍ من التفاصيل. مصدر الملف: بارك وآخرون: 2006.]]-->
هذا في عام 2006، قام كلٌ من دوير ولابين باستعراض الأحرف "D" "N" و"A" المنتجة على مصفوفة 4x4 ثنائية التقاطع (دي إكس) بواسطة استخدام بروتين الاستريبتافيدين. <!----><ref name="Park, Sung Ha 2006 749–753">{{citeCite journal |coauthors = Sung Ha Park, Constantin Pistol, Sang Jung Ahn, John H. Reif, Alvin R. Lebeck, Chris Dwyer, Thomas H. LaBean | year = 2006 | month = October | title = Finite-Size, Fully Addressable DNA Tile Lattices Formed by Hierarchical Assembly Procedures | journal = [[Angewandte Chemie]] | volume = 118 | issue = 40 | pages = 749–753 | issn = 1521-3757 | doi = 10.1002/ange.200690141 | url = http://www3.interscience.wiley.com/journal/113390879/abstract |author = Park, Sung Ha}}</ref> بينما تم استعراض في عام 2007 تجمعٍ هرميٍ قائمٍ على هذا المُدْخَل والذي يوضح المقاييس للمصفوفات الأكبر حجماً (8x8 و8.96 MD). <!----><ref name="Park, Sung Ha 2006 749–753"/>
 
كما ظهر اهتمام في استخدام تقانة الدنا النانوية لتجميع الأجهزة [[إلكترونيات جزيئية|الإلكترونيات الجزيئية]]. ووصلاً لتلك الغاية، تم استخدام حمض الدنا النووي لتجميع [[أنابيب نانوية كربونية#أحادية الجدار|الأنابيب النانوية الكربونينة أحادية الجدار]] ضمن [[مقحل حقلي|مقاحل التأثير الحقلي]]. <!----><ref name="Park, Sung Ha 2006 749–753"/>
تم تطبيق تقانة الدنا الجزيئية في المجال المرتبط بها الخاص بحوسبة الدنا. حيث أنه قد يكون للبلاطات الدنوية ثنائية التقاطع (دي إكس) تسلسلات نهاياتها اللزجة المختارة ومن ثم فهي تسلك على أنها [[بلاطة وانج|بلاطات وانج]] {{إنج| Wang tiles}}، مما يسمح لهم بأداء الحسابات. كما تم استعراض المصفوفة ثنائية التقاطع (دي إكس) والتي يرمز لتجمعها بعملية [[الفصل الحصري]] {{إنج| Exclusive or}} أو (XOR)؛ مما يسمح لمصفوفة الدنا بتنفيذ [[الخلايا ذاتية السلوك]] والتي تولِّد [[هندسة كسيرية|كسيريات]] يُطلق عليها اسم [[مثلث سيربنسكي]]. وهذا يوضح أن الحساب يمكن دمجه ضمن تجمعٍ من مصفوفات الدنا، مما يزيد مجال فيما وراء المصفوفات المتكررة البسيطة.
 
ولنلاحظ أن حوسبة الدنا تتداخل مع، ولكن ليست منفصلة عن، تقانة الدنا النانوية. حيث تستخدم الثانية خصوصية زوج واتسون- كريك القاعدي لإنتاج هياكلٍ جديدةٍ من الدنا. ويمكن استخدام هذه الهياكل المنتجة في مجال حوسبة الدنا، إلاأنها ليست ملزمة ليتم استخدامها لهذا الغرض. هذا بالإضافة إلى أن حوسبة الدنا يمكن إجراؤها بدون استخدام أنماط الجزيئات المنتجة بواسطة استخدام تقانة الدنا النانوية. <!----><ref name="rothemund04winfree">'''Algorithmic self-assembly:''' {{citeCite journal |last=Rothemund |first=Paul W. K. |authorlink=Paul W. K. Rothemund |coauthors= Papadakis, Nick & Winfree, Erik |year=2004 |month=December |title=Algorithmic Self-Assembly of DNA Sierpinski Triangles |journal=[[PLoS Biology]] |volume=2 |issue=12 |pages=2041–2053 |issn=1544-9173 |pmid=15583715 |pmc=534809|doi=10.1371/journal.pbio.0020424}}</ref>
 
===أجهزة الدنا النانوميكانيكية===
 
{{مفصلة| آلة الحمض النووي}}
تم إنتاج مركبات الدنا التي تغير واجهتها بناءً على بعض المثيرات. حيث يتمثل الغرض من تصنيعها في أن يكون لها تطبيقاتٍ في مجال [[روبوات النانو]]. حيث أُطلق على واحداً من أوائل تلك الأجهزة: "ملاقيط جزيئية"، والذي يقوم بالتغير من الوضع المفتوح إلى الوضع المغلق بناءً على وجود ضفائر التحكم. <!----><ref>'''DNA machines:''' {{citeCite journal |last=Yurke |first=Bernard |authorlink= |coauthors=Turberfield, Andrew J.; Mills, Allen P., Jr; Simmel, Friedrich C. & Neumann, Jennifer L. |year=2000 |month=10 August|title=A DNA-fuelled molecular machine made of DNA |journal=[[Natureنيتشر (Journalمجلة)|Nature]] |volume=406 |issue= 6796|pages=605–609 |issn=0028-0836 |pmid=10949296|doi=10.1038/35020524}}</ref>
 
كما تم تصنيع آلات الدنا لتظهر حركةً لفافةً ملتويةً. كما أن أحد تلك الأجهزة يستفيد كذلك من الانتقال بين أشكال [[حلززون الحمض النووي المزدوج|B-DNA]] {{إنج| Nucleic acid double helix}} و[[Z-DNA]] بهدف الاستجابة للتغير في شروط الصد. <!----><ref>'''DNA machines:''' {{citeCite journal |last=Mao |first=Chengde |authorlink= |coauthors=Sun, Weiqiong; Shen, Zhiyong & Seeman, Nadrian C. |year=1999 |month=14 January|title=A DNA Nanomechanical Device Based on the B-Z Transition |journal=[[Natureنيتشر (Journalمجلة)|Nature]] |volume=397 |issue= 6715|pages=144–146 |issn=0028-0836 |pmid=9923675|doi=10.1038/16437}}</ref> في حين تعتمد إحداها الأخرى على وجود ضفائر ضبطٍ للتحول من تشكيل تقاطع محاذاةٍ (PX) {{إنج| Paranemic crossover}} إلى تشكيل تقاطعٍ مزدوجٍ (JX2). <!----><ref>'''DNA machines:''' {{citeCite journal |last=Yan |first=Hao |authorlink= |coauthors=Zhang, Xiaoping; Shen, Zhiyong & Seeman, Nadrian C. |year=2002 |month=3 January|title=A robust DNA mechanical device controlled by hybridization topology |journal=[[Natureنيتشر (Journalمجلة)|Nature]] |volume=415 |issue= 6867|pages=62–65 |issn=0028-0836 |pmid=11780115|doi=10.1038/415062a}}</ref>
 
==المواد والطرق المستخدمة==
[[ملف:Escher Depth.jpg|thumb|left|200px| لوحة القطع الخشبي (''ديبث'') العمق [[إيشر|لإيشر]]، الملهمة لنادرين سيمان للتفكير والاعتبار في استخدام مشابك الدنا ثلاثية الأبعاد لتوجيه الجزيئات صعبة التبلور، مما يؤدي إلى نقطة البداية مجال عمل تقانة الدنا النانوية.]]
 
كان أول من ابتكر فكرة تقانة الدنا الحيوية هو نادرين سيمان في أوائل الثمانينات من القرن العشرين. <!----><ref name="Pelesko">'''History:''' {{مرجع كتاب |الأخير=Pelesko |الأول=John A. |العنوان=Self-assembly: the science of things that put themselves together |سنة=2007 |الناشر=Chapman & Hall/CRC |مكان=New York |الرقم المعياري=978 1 58488 687 7 |الصفحات=201, 242, 259}}</ref> حيث اهتم سيمان مبدئياً باستخدام ملقاط الدنا ثلاثي الأبعاد لتوجيه الجزيئات المستهدفة، والتي ستتحدد [[علم البلورات|دراستها البلورية]] من خلال التخلص من العملية الصعبة الخاصة بالحصول على بلوراتٍ نقيةٍ. وأفادت التقارير أن تلك الفكرة كانت قد واتته في خريف 1980، بعد إدراكه التشابه فيما بين لوحة القطع الخشبي (ديبث) أو العمق [[إيشر|لإيشر]] ومصفوفة تقاطعات الدنا سداسية الأذرع. <!----><ref name="Seeman-sciam">'''Overview:''' {{citeCite journal |last=Seeman |first=Nadrian C. |title=Nanotechnology and the double helix |journal=[[ساينتفك أمريكان]] |year=2004 |month=June |pages=64–75 |pmid=15195395 |url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=nanotechnology-and-the-do |volume=290 |issue=6 |doi=10.1038/scientificamerican0604-64}}</ref><!----><ref>'''History:''' See Nadrian Seeman's homepage, [http://seemanlab4.chem.nyu.edu/nano-pro.html Current crystallization protocol] for a statement of the problem, and Nadrian Seeman's homepage, [http://seemanlab4.chem.nyu.edu/nano-cage.html DNA cages containing oriented guests] for the proposed solution.</ref> ولتحقيق تلك الغاية، نشر معمل سيمان في عام 1991 عملية تصنيع [[مكعب|مكعبٍ]] مصنوعٍ من الدنا، والذي يعتبر أول كائنٍ نانوي المقياس ثلاثي الأبعاد، والذي على أثره حصل سيمان على [[جائزة معهد فينمان التنبؤية للتقانة النانوية|جائزة فينمان في مجال القتانة النانوية]] (Foresight Nanotech Institute Feynman Prize)، والذي كان قد تبعه تصنيع [[مجسم ثماني مبتور|مجسم الدنا الثماني المبتور]] (truncated octahedron). على الرغم من ذلك، فقد أصبح من الواضح لاحقاً أن هذه الجزيئات، الأشكال متعددة الأضلاع ذات التقاطعات المرنة [[نقطة هندسية|كنقاطها الهندسية]]، لم تكن صلبةً بصورةٍ كافيةٍ لتشكيل الملاقيط ثلاثية الأبعاد الممتدة.<ref name="Seeman-sciam"/><ref name="Pelesko"/>
 
في حين طور سيمان [[حافز هيكلي|حافز]] {{إنج| Structural motif}} التقاطع المزدوج الصلب، بالإضافة إلى أنه، وبالتعاون مع [[إيريك وينفري]] (Erik Winfree)، نشر عام 1998 إنتاج الملاقيط ثنائية الأبعاد من البلاطات مزدوجة التقاطع (DX). حيث تتسم تلك الهياكل القائمة على استخدام البلاطات بأنها توفر القدرة على تطبيق وتنفيذ استخدام حوسبة الدنا، والتي أوضحها وينفري وبول روزاموند في عام 2004، والتي بفضلها اقتسما معاً جائزة فينمان للتقانة النانوية في عام 2006.<ref name="Seeman-sciam"/><ref name="Pelesko"/>
== وصلات خارجية ==
 
* Chengde Mao page at [[Purdueجامعة Universityبيردو]] [http://www.chem.purdue.edu/people/faculty/faculty.asp?itemID=46]
* John Reif lab at [[جامعة ديوك]] [http://www.cs.duke.edu/~reif/BMC/Reif.BMCproject.html]
* Nadrian Seeman lab at [[جامعة نيويورك]] [http://seemanlab4.chem.nyu.edu/]
* William M. Shih lab at [[Harvardمدرسة Medicalطب Schoolهارفارد]] [http://research2.dfci.harvard.edu/shih/SHIH_LAB/Home.html]
* Andrew Turberfield lab at [[جامعة أوكسفورد]] [http://www.physics.ox.ac.uk/cm/people/turberfield.htm]
* Erik Winfree lab at [[معهد كاليفورنيا للتقنية]] [http://dna.caltech.edu/]
* Hao Yan lab at [[Arizonaجامعة Stateولاية Universityأريزونا]] [http://chemistry.asu.edu/faculty/hao_yan.asp]
* Bernard Yurke page at [[مختبرات بل]] [http://www.bell-labs.com/org/physicalsciences/profiles/yurke.html]
* Software for DNA modeling - [http://www.agilemolecule.com/Ascalaph/Ascalaph_DNA.html Ascalaph DNA]
تتبع قائمة المقالات والكتب التي تستطيع توفير مزيداً من المعلومات للقاريء في مجال تقانة الدنا النانوية:
 
* {{citeCite journal |last=Seeman |first=Nadrian C. |title=التقانة النانوية والحلزون المزدوج |journal=[[ساينتفك أمريكان]] |year=2004 |month=June |pages=64–75 |pmid=15195395 |url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=nanotechnology-and-the-do |volume=290 |issue=6 |doi=10.1038/scientificamerican0604-64}}—مقالة كتبها مؤسس المجال للعاملين العاديين.
* {{مرجع كتاب |الأخير=Pelesko |الأول=John A. |العنوان=التجمع الذاتي: علم تجمع الأشياء مع بعضها الآخر. |سنة=2007 |الناشر=Chapman & Hall/CRC |مكان=New York |الرقم المعياري=978 1 58488 687 7 |chapter=Chapter 8: DNA Self-Assembly}}—استعراض للنتائج الحقلية من منظور التجمع الذاتي.
* {{citeCite journal |last=Seeman |first=Nadrian C. |authorlink= |year=1999 |month=1 November|title=هندسة الدنا وتطبيقاتها في مجال التقانة النانوية |journal=[[Trends in Biotechnology]] |volume=17 |issue=11 |pages=437–443 |issn=0167-7799|doi=10.1016/S0167-7799(99)01360-8}}—مقالة أقدم تحتوي على وصف جيد للافعية القائمة وراء تقانة الدنا.
* {{citeCite journal |doi=10.1007/s12033-007-0059-4 |title=استعراض لتقانة الدنا النانوية البنائية |year=2007 |last1=Seeman |first1=Nadrian C. |journal=Molecular Biotechnology |volume=37 |pages=246–57 |pmid=17952671 |issue=3}}—مقالة أكثر حداثة.
* {{citeCite journal |doi=10.1002/anie.200502358 |pmid=16470892 |title=التصميم النسبي لعمارة الدنا النانوية |year=2006 |last1=Feldkamp |first1=Udo |last2=Niemeyer |first2=Christof M. |journal=Angewandte Chemie International Edition |volume=45 |issue=12 |pages=1856–76}}&mdashمقال جيد من وجهة نظر تصميم الهياكل الثانوية.
* {{citeCite journal |doi=10.1002/cphc.200600260 |title= التجمع الذاتي القائم على بلاطة الدنا: بناء هياكل معمارية نانوية معقدة |year=2006 |last1=Lin |first1=Chenxiang |last2=Liu |first2=Yan |last3=Rinker |first3=Sherri |last4=Yan |first4=Hao |journal=ChemPhysChem |volume=7 |pages=1641–7 |pmid=16832805 |issue=8}}—مقال مصغر يدور أساساً على التركيز على التجمع القائم على التبلط.
* {{مرجع كتاب |editor1-first=Junghuei |editor1-last=Chen |editor2-first=Natasha |editor2-last=Jonoska |editor3-first=Grzegorz |editor3-last=Rozenberg |العنوان=تقانة الصغائر: العلم والحوسبة |series=Natural سلسلة الحوسبة |سنة=2006 |الناشر=Springer |مكان=New York |الرقم المعياري=978 3 540 30295 7}}—كتاب يشتمل على مقالاتٍ للعديد من الباحثين في مجال تقانة الدنا النانوية وحوسبة الدنا.