Descriviamo il protocollo dettagliato per la progettazione, la simulazione, gli esperimenti di laboratorio bagnato e analisi per un rack di fisarmonica DNA riconfigurabile di 6 per 6 maglie.
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Articolo metodologico
Progettazione e sintesi di un Rack di fisarmonica di DNA riconfigurabile
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Sistemi meccanici basati su nanostrutture di DNA o DNA nanomacchine, che producono movimento complessi su scala nanometrica in 2D e 3D in nanometro ångström risoluzione, mostrano il grande potenziale in vari campi della nanotecnologia come i reattori molecolare, consegna della droga, e sistemi di nanoplasmonic. Il rack di fisarmonica DNA riconfigurabile, che può manipolare collettivamente una rete su scala nanometrica 2D o 3D di elementi, in più fasi in risposta agli ingressi del DNA, è descritto. La piattaforma ha il potenziale per aumentare il numero di elementi che DNA nanomacchine controllabili da pochi elementi per una scala di rete con più fasi di riconfigurazione.
In questo protocollo, descriviamo l'intero processo sperimentale del rack fisarmonica DNA riconfigurabile di 6 per 6 maglie. Il protocollo comprende una procedura di simulazione e regola di progettazione delle strutture e un esperimento di bagnato-laboratorio per sintesi e riconfigurazione. Inoltre, analisi della struttura utilizzando TEM (microscopia elettronica di trasmissione) e FRET (trasferimento di energia di risonanza di fluorescenza) sono incluso nel protocollo. I nuovi metodi di progettazione e simulazione coperti in questo protocollo aiuterà i ricercatori a utilizzare il rack di fisarmonica di DNA per ulteriori applicazioni.
Introduzione
Sistemi meccanici basati su nanostrutture di DNA o DNA nanomacchine1,2,3,4,5 sono unici perché producono movimento complessi su scala nanometrica in 2D e 3D in nanometro a Ångström risoluzione, secondo vari biomolecolari stimoli2,3,6. Associare i materiali funzionali su queste strutture e controllando le loro posizioni, queste strutture possono essere applicate alle varie aree. Per esempio, DNA nanomacchine sono st....
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Protocollo
1. progettazione dei 6 da 6 DNA fisarmonica Rack con caDNAno14
- Scaricare e installare caDNAno 2.0 software14 per progettare un rack di fisarmonica di DNA (caDNAno 2.5 è anche disponibile su https://github.com/cadnano/cadnano2.5). Aprire caDNAno14 e fare clic sullo Strumento di Piazza per aggiungere una nuova parte con un reticolo quadrato.
- Numero ogni fascio della cremagliera della fisarmonica e disegnare sul pannello di sinistra della grata del caDNAno14 (Figura 2).
- Fare clic sullo strumento matit....
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Risultati
Il rack di fisarmonica del DNA 6 progettato per 6 è simulato dal16,oxDNA17 e i risultati sono mostrati in Figura 6. Dal risultato della simulazione, è stato confermato che la struttura desiderata è costituita senza distorsione della struttura.
Le immagini TEM nella Figura 7 sono immagini di strutture configurati.......
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Discussione
Questo protocollo introduce l'intero processo dalla progettazione, simulazione, sintesi e analisi della cremagliera della fisarmonica DNA 2D base. Le regole di simulazione e Progettazione modificata sono stati descritti perché la regola di progettazione è diverso da quello di origami di DNA standard, in quanto il rack di fisarmonica di DNA ha nucleotidi supplementari presso i crossover per flessibilità14,15. Da questo, ci aspettiamo che il protocollo può accelera.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata parzialmente sostenuta dal programma internazionale del centro di sviluppo ricerca attraverso National Research Foundation di Korea(NRF) finanziato dal Ministero della scienza e ICT (MSIT) (2015K1A4A3047345) e Nano· Programma di sviluppo di tecnologia materiale attraverso la National Research Foundation di Corea (NRF) finanziato dal Ministero della scienza e ICT (MSIT) (2012M3A7A9671610). L'Istituto di ricerca ingegneria all'Università nazionale di Seoul fornito di strutture di ricerca per questo lavoro. Autori riconoscono gratitudine verso Yoon Tae-Young (scienze biologiche, Università nazionale di Seul) per quanto riguarda la spettroscopia di ....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| M13mp18 DNA a filamento singolo | NEB | N4040s | |
| 1M MgCl2 Soluzione | Biosesang | M2001 | |
| Tris-EDTA tampone | Biosesang | T2142 | |
| Acqua priva di nucleasi | Qiagen | 129114 | |
| 5M Soluzione di cloruro di sodio | Biosesang | s2007 | |
| PEG 8000 | Sigma Aldrich | 1546605 | |
| 10N NaOH | Biosesang | S2038 | |
| Formiato di uranile | Thomas Science | C993L42 | |
| Termociclatore C1000 | Biorad | ||
| Nanodropic 2000 | Thermo Fisher Scientific | ||
| TEM (LIBRA 120) | Fluorimetro Carl Zeiss | ||
| Enspire 2300 | Perkin-Elmer | ||
| Centrifuga | Labogene | LZ-1580 |
Riferimenti
- Andersen, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459 (7243), 73-76 (2009).
- Cha, T. -G., et al. Design principles of DNA enzyme based walkers: Translocation kinetics and photo-regulation. Journal of the American Chemical Society. 137 (29), 9429-9437 (2015).
- Gerling, T., Wagenbauer, K. F., Neuner, A. M., Diet....
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Ristampe e permessi
