A Membrane Tension‐Responsive Mechanosensitive DNA Nanomachine

机械敏感通道 生物物理学 膜曲率 膜生物物理学 螺吡喃 化学 纳米孔 DNA纳米技术 张力(地质) DNA 脂质双层 纳米技术 材料科学 离子通道 生物 生物化学 光致变色 极限抗拉强度 受体 冶金
作者
Haoran Zheng,Haidong Li,Mingqiang Li,Tingting Zhai,Xian-Jin Xie,C.L. Li,Xinxin Jing,Chengpin Liang,Qian Li,Xiaolei Zuo,Li Jiang,Jiangli Fan,Jianlei Shen,Xiaojun Peng,Chunhai Fan
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (35)
标识
DOI:10.1002/ange.202305896
摘要

Abstract Membrane curvature reflects physical forces operating on the lipid membrane, which plays important roles in cellular processes. Here, we design a mechanosensitive DNA (MSD) nanomachine that mimics natural mechanosensitive PIEZO channels to convert the membrane tension changes of lipid vesicles with different sizes into fluorescence signals in real time. The MSD nanomachine consists of an archetypical six‐helix‐bundle DNA nanopore, cholesterol‐based membrane anchors, and a solvatochromic fluorophore, spiropyran (SP). We find that the DNA nanopore effectively amplifies subtle variations of the membrane tension, which effectively induces the isomerization of weakly emissive SP into highly emissive merocyanine isomers for visualizing membrane tension changes. By measuring the membrane tension via the fluorescence of MSD nanomachine, we establish the correlation between the membrane tension and the curvature that follows the Young‐Laplace equation. This DNA nanotechnology‐enabled strategy opens new routes to studying membrane mechanics in physiological and pathological settings.

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