哈佛大學莊小威研究團隊研發了一項新的單分子成像技術，通過DNA折紙轉子對基因組加工酶的旋轉行為進行追蹤。這一研究成果發表在2019年8月1日出版的國際學術期刊《自然》上。

研究人員開發了一種基于折紙轉子的成像和追蹤技術(ORBIT)，其采用熒光標記的DNA折紙轉子在單分子水平以毫秒的時間分辨率記錄DNA旋轉。研究人員使用ORBIT技術追蹤了由RecBCD復合物（一種參與DNA修復的解旋酶）解旋時以及RNA聚合酶介導的轉錄過程中產生的DNA旋轉。研究人員描繪了在RecBCD引起DNA解旋過程中發生的一系列事件，包括起始、加工易位、停頓和返回。此外，也揭示了該過程的起始機制，這包括了可逆的不依賴ATP消耗的DNA展開以及RecB馬達的參與。在RNA聚合酶進行轉錄時，研究人員直接觀察到了相應單堿基對解開時的旋轉步驟。研究人員認為ORIBIT技術可應用于蛋白質與DNA之間廣泛相互作用的研究。

研討布景

許多基因組處理反響，包含轉錄，仿制和修正，都會發作DNA旋轉。直接丈量DNA旋轉的辦法，如轉子珠盯梢，視點光學捕獲和磁性鑷子，有助于提醒一系列基因組加工酶的效果機制，包含RNA聚合酶（RNAP），gyrase，病毒DNA包裝機器和DNA重組酶。雖然旋轉丈量有或許改動咱們對基因組處理反響的了解，但丈量DNA旋轉仍然是一項艱巨的使命。現有辦法的時間分辨率不足以盯梢在生理條件下由許多酶誘導的旋轉，而且丈量通量一般較低。

2018年11月1號，哈佛大學莊小威等人在Science 上在線宣布了題為"Molecular, spatial and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region"的研討論文，該研討界說了在雄性和雌性小鼠的社會行為期間激活的特定神經元集體，為行為回路的研討供給了高分辨率結構。

運用ORBIT進行單分子DNA旋轉丈量

2018年10月26號，哈佛大學莊小威等人在Science 上在線宣布了題為"Super-resolution chromatin tracing reveals domains and cooperative interactions in single cells"的研討論文，該研討報告了一種超分辨率染色質追尋辦法，對了解基因組結構在從增強子-發動子到基因組劃分等多種生物學過程中的效果具有重要意義，有望提醒染色體安排結構的潛在機制和功用意義。

經過RNAP轉錄期間單個堿基對的DNA旋轉和旋轉過程，由ORBIT檢測

2019年7月17日，哈佛大學莊小威團隊在Nature在線發表題為“Rotation tracking of genome-processing enzymes using DNA origami rotors”的研究論文,該研究通過應用ORBIT跟蹤RecBCD介導的DNA解旋，揭示了RecBCD啟動的機制；當應用于RNAP的研究時，ORBIT允許研究人員在轉錄過程中觀察單堿基對的旋轉步驟。研究證明了DNA納米技術在機械研究中擴增生物分子運動的能力。考慮到該方法的旋轉跟蹤功能僅需要標準熒光顯微鏡，并且折紙轉子的結構特性可以輕松定制，ORBIT將在旋轉測量和酶機制研究中有廣泛的應用。結合使用外部電場操縱DNA折紙的能力，該方法可以進一步實現單分子力和扭矩光譜的高通量平臺。

該研究描述了在RecBCD誘導的DNA解旋期間發生的一系列事件-包括起始，進行性易位，暫停和回溯-并且揭示了涉及可逆的ATP非依賴性DNA展開和RecB運動的參與的起始機制。在通過RNAP轉錄期間，研究人員直接觀察到對應于單堿基對的解旋的旋轉步驟。ORBIT將能夠研究蛋白質和DNA之間的廣泛相互作用。

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莊小威，1991年獲得中國科學技術大學物理學學士學位，1996獲得加州大學伯克利分校物理學博士學位。現任美國科學院院士、霍華德休斯醫學研究院研究員、哈佛大學物理系、化學與化學生物系終身教授。莊小威曾解釋，細胞內的各個分子的間隔因為過小而顯得“擁擠”，這些過于“擁擠”的分子在顯微成像過程中的成像光斑相互交疊，從而不能被清晰地分辨彼此的現象，即阿貝光學衍射極限。她采用分時、逐點地對細胞內“擁擠”的各個分子進行成像，并加以定位分析，最后把各個分子的定位點重構在同一張圖像上，進而得到超分辨率的生物圖像，即隨機光學重建顯微技術。近年來，莊小威發明的超微成像光學—STORM技術使得熒光顯微技術的分辨能力達到了納米尺度，促進了生物影像學、細胞生物學、神經生物學和單細胞定量轉錄組學等的研究和發展。（據中國科大網站）