Selbstmontage von Gamma-modifizierten Peptid-Nukleinsäuren in komplexe Nanostrukturen in organischen Lösungsmittelmischungen

Summary

Dieser Artikel enthält Protokolle für die Konstruktion und Selbstmontage von Nanostrukturen aus gammamodifizierten Peptidnukleinsäure-Oligomeren in organischen Lösungsmittelmischungen.

Abstract

Aktuelle Strategien in der DNA- und RNA-Nanotechnologie ermöglichen die Selbstmontage einer Vielzahl von Nukleinsäure-Nanostrukturen in wässrigen oder im Wesentlichen hydratisierten Medien. In diesem Artikel beschreiben wir detaillierte Protokolle, die den Aufbau von Nanofaserarchitekturen in organischen Lösungsmittelmischungen durch die Selbstmontage von eindeutig adressierbaren, einsträngigen, gammamodifizierten Peptidnukleinsäurefliesen ermöglichen. Jede einsträngige Fliese (SST) ist ein 12-Basis-PNA-Oligomer, der aus zwei verketteten modularen Domänen mit jeweils 6 Basen besteht. Jede Domäne kann sich an eine sich gegenseitig ergänzende Domäne binden, die auf benachbarten Strängen vorhanden ist, indem programmierte Komplementarität verwendet wird, um Nanofasern zu bilden, die bis zu Mikron en länge nausen können. Das SST-Motiv besteht aus insgesamt 9 Oligomeren, um die Bildung von 3-Helix-Nanofasern zu ermöglichen. Im Gegensatz zu analogen DNA-Nanostrukturen, die durchmessermonodisperse Strukturen bilden, bilden diese PNA-Systeme Nanofasern, die sich bei der Selbstmontage in organischen Lösungsmittelmischungen entlang ihrer Breite bündeln. Die hier beschriebenen Selbstmontageprotokolle enthalten daher auch ein herkömmliches Tensid, Natriumdodecylsulfat (SDS), um Bündelungseffekte zu reduzieren.

Introduction

Erfolgreicher Aufbau zahlreicher komplexer Nanostrukturen^{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12} in wässrigen oder im Wesentlichen hydratisierten Medien, die mit natürlich vorkommenden Nukleinsäuren wie DNA¹,^2,....

Protocol

1. PNA-Sequenzdesign

1. Laden Sie die DNA Design Toolbox²² herunter, die vom Winfree Lab bei Caltech²³ entwickelt wurde, in den Ordner mit Programmierskripten zum Entwerfen von Sequenzen.
2. Öffnen Sie in diesem Sequenzentwurfsordner eine Programmiersprache der vierten Generation, die mit der Dateierweiterung ".m" kompatibel ist, und fügen Sie dann den zuvor heruntergeladenen Ordner "DNAdesign" mit dem folgenden Befehl zum Pfad hinzu:
   >> Pfad Hinzufügen DNAdesign
3. Führen Sie anschließend das folgende Skript mit dem Namen "PNA3nanofiber.m" (siehe Ergänzende Abbildung 1) mit dem f....

Results

Die in den obigen Abschnitten besprochenen Protokolle beschreiben die Konstruktion eines angepassten SST-Motivs aus DNA-Nanofasern für die robuste Erzeugung selbstmontierter Nanofaserstrukturen unter Verwendung mehrerer, ausgeprägter PNA-Oligomere. In diesem Abschnitt wird die Interpretation der Daten beschrieben, die aus der erfolgreichen Wiedererstellung der beschriebenen Protokolle gewonnen wurden.

Nach dem in Abschnitt 5 beschriebenen Protokoll für die TIRF-Bildgebung von Proben von PNA-Ol.......

Discussion

Dieser Artikel konzentriert sich auf die Anpassung und Verbesserung bestehender Nukleinsäure-Nanotechnologieprotokolle an organische Lösungsmittelgemische. Die hier beschriebenen Methoden konzentrieren sich auf Modifikationen und Fehlerbehebung innerhalb eines definierten experimentellen Raumes ausgewählter polarer aprotischer organischer Lösungsmittel. Es gibt noch unerforschtes Potenzial für andere etablierte Nukleinsäure-Nanotechnologie-Protokolle, die in diesem Raum angepasst werden. Dies könnte potenzielle Anwendung.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Γ PNA-Stränge/Oligomere	Trucode Gene Repair Inc.		Sektion 2.1
UV-Vis Spektralphotometer	Agilent	Varian Cary 300	Sektion 3.1.2
Quarzküvetten	Starna	29-Q-10	Sektion 3.1.1
Thermocycler	Bio Rad	C1000 touch	Sektion 4.1
0,2 mL PCR-Röhrchen	VWR	53509-304	Sektion 4.5
Wasserfreies DMF	VWR	EM-DX1727-6	Sektion 4.6
Wasserfreies DMSO	VWR	EM-MX1457-6	Abschnitt 4.6
Wasserfreies 1,4-Dioxan	Fisher Scientific	AC615121000	Abschnitt 4.6
10X phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)	VWR	75800-994	Abschnitt 3.1.1
Objektträger	VWR	89085-399	Abschnitt 5.2
Deckgläser aus Glas	VWR	48382-126	Abschnitt 5.2
2%iges Kollodium in Amylacetat	Sigma-Aldrich	9817	Abschnitt 5.2
Isoamylacetat	VWR	200001-180	Abschnitt 5.2
Biotinyliertes Rinderserumalbumin (Biotin-BSA)	Sigma-Aldrich	A8549	Abschnitt 5.3
Rinderserumalbumin (BSA)	Sigma-Aldrich	A2153	Abschnitt 5.4
Streptavidin	sigma-aldrich	189730	Sektion 5.5
Trolox	Sigma-Aldrich	238813	Sektion 5.7
Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskop	Nikon	Nikon Ti2-E	Sektion 5.8
Transmissionselektronenmikroskop	Joel	JEM 1011	Sektion 6.6
Pinzette	Dumont	0203-N5AC-PO	Sektion 6.3
Uranylacetat-Elektron	Mikroskopie Wissenschaften	22400	Abschnitt 6.1
Formvar, 300 Mesh, Kupfergitter	Ted Pella Inc.	1701-F	Abschnitt 6.2
Formvar-Siliziummonoxid Typ A, 300 Mesh, Kupfergitter	Ted Pella Inc.	1829	Abschnitt 6.2
DNA-Oligomere/-Stränge	IDT		Abschnitt 7.1
Natriumdodecylsulfat (SDS)	VWR	97064-860	Abschnitt 8.1