Auto-assemblage d’acides nucléiques peptides gamma modifiés en nanostructures complexes dans des mélanges de solvants organiques

Résumé

Cet article fournit des protocoles pour la conception et l’auto-assemblage de nanostructures à partir d’oligomers d’acide nucléique peptidique gamma modifiés dans les mélanges de solvants organiques.

Résumé

Les stratégies actuelles en nanotechnologie de l’ADN et de l’ARN permettent l’auto-assemblage d’une variété de nanostructures d’acide nucléique dans des médias aqueux ou considérablement hydratés. Dans cet article, nous décrivons des protocoles détaillés qui permettent la construction d’architectures nanofibres dans des mélanges de solvants organiques par l’auto-assemblage de tuiles nucléiques peptides (γPNA) particulièrement adressables, mono-échouées et gamma modifiées. Chaque tuile à brin unique (SST) est un oligomer γPNA de 12 bases composé de deux domaines modulaires concatenated de 6 bases chacune. Chaque domaine peut se lier à un domaine mutuellement complémentaire présent sur les brins voisins en utilisant la complémentarité programmée pour former des nanofibres qui peuvent atteindre des microns de longueur. Le motif SST est composé de 9 oligomers totaux pour permettre la formation de nanofibres à 3 hélices. Contrairement aux nanostructures analogues de l’ADN, qui forment des structures diamètre-monodisperse, ces systèmes γPNA forment des nanofibres qui se regroupent le long de leur largeur lors de l’auto-assemblage dans des mélanges de solvants organiques. Les protocoles d’auto-assemblage décrits ici incluent donc également un surfactant conventionnel, le sulfate de dodecyl de sodium (SDS), pour réduire les effets de regroupement.

Introduction

Construction réussie de nombreuses nanostructures^{complexes 1,2,3,4}, 5^,6,7,8,^9,10^,11,12 dans des supports aqueux ou substantiellement hydratés fabriqués à partir de produits naturellement des acides nucléiques tels que l’ADN^1,

Protocole

1. conception de séquence γPNA

1. Téléchargez la boîte à outils dna design²² développée par le Winfree Lab chez Caltech²³ dans le dossier contenant des scripts de programmation pour la conception de séquences.
2. Dans ce dossier de conception de séquence, ouvrez un langage de programmation de quatrième génération compatible avec l’extension de fichier « .m », puis ajoutez le dossier « DNAdesign » précédemment téléchargé au chemin en utilisant la commande suivante:
   >> addpath DNAdesign
3. Exécutez ensuite le script suivant nommé « PNA3nanofiber.m » (voir figure supplémentaire 1)en ....

Résultats

Les protocoles discutés dans les sections ci-dessus décrivent la conception d’un motif SST adapté à partir de nanofibres d’ADN pour la génération robuste de structures nanofibres auto-assemblées utilisant plusieurs oligomers γPNA distincts. Cette section décrit l’interprétation des données obtenues à partir de la reconstitution réussie des protocoles décrits.

Suivant le protocole décrit à la section 5 pour l’imagerie TIRF d’échantillons d’oligomers γPNA annelés dans 75 % DMSO : H₂O .......

Discussion

Cet article met l’accent sur l’adaptation et l’amélioration des protocoles existants de nanotechnologie de l’acide nucléique vers les mélanges de solvants organiques. Les méthodes décrites ici se concentrent sur les modifications et le dépannage dans un espace expérimental défini de certains solvants organiques aprotiques polaires. Il existe encore un potentiel inexploré pour l’adaptation d’autres protocoles établis de nanotechnologie de l’acide nucléique dans cet espace. Ceci pourrait améliorer des applications potentie.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
et gamma ; brins/oligomères PNA Trucode	Gene Repair Inc.		Section 2.1
Spectrophotomètre UV-Vis	Agilent	Varian Cary 300	Section 3.1.2
Cuvettes à quartz	Starna	29-Q-10	Section 3.1.1
Thermocycleur	Bio Rad	C1000 touch	Section 4.1
Tubes PCR 0,2 mL	VWR	53509-304	Section 4.5
Cuvette à quartz anhydre DMF	VWR	EM-DX1727-6	Section 4.6
DMSO anhydre	VWR	EM-MX1457-6	Section 4.6
1,4-dioxane anhydre	Fisher Scientific	AC615121000	Section 4.6
Saline tamponnée au phosphate 10X (PBS)	VWR	75800-994	Section 3.1.1
Lames de microscope	VWR	89085-399	Section 5.2
Lamelles en verre	VWR	48382-126	Section 5.2
Collodion à 2 % dans l’acétate d’amyle	Sigma-Aldrich	9817	Section 5.2
Acétate d’isoamyle	VWR	200001-180	Section 5.2
Albumine sérique bovine biotinylée (Biotin-BSA)	Sigma-Aldrich	A8549	Section 5.3
Albumine sérique bovine (BSA)	Sigma-Aldrich	A2153	Section 5.4
Streptavidine	Sigma-Aldrich	189730	Section 5.5
Trolox	Sigma-Aldrich	238813	Section 5.7
Microscope à fluorescence à réflexion interne totale	Nikon	Nikon Ti2-E	Section 5.8
Microscope électronique à transmission	Joel	JEM 1011	Section 6.6
Pince à épiler	Dumont	0203-N5AC-PO	Section 6.3
Électron d’acétate d’uranyle	Microscopy Sciences	22400	Section 6.1
Formvar, 300 mesh, Grilles de cuivre	Ted Pella Inc.	1701-F	Section 6.2
Formvar-Monoxyde de silicium Type A, 300 mesh, Grilles en cuivre	Ted Pella Inc.	1829	Section 6.2
Oligomères/brins d’ADN	IDT		Section 7.1
Dodécylsulfate de sodium (SDS)	VWR	97064-860	Section 8.1