Name: Semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 DNA 나노튜브 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min
Description: 배우세요 DNA 나노튜브를 활용한 반유연성 고분자의 기계적 특성 연구 방법을. 이 실험 시스템은 필라멘트 강성을 정밀하게 조절하여 생물물리학 및 세포 이동 연구에 활용할 수 있습니다.

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DFG (1116/17-1) 및 "BuildMoNa" (GSC 185) 자연 과학의 라이프 찌 히 학교에 의해 자금을 인정 합니다. 이 작품은 프라운호퍼 유치 프로젝트 601 683 통해 지원 되었습니다. T. H. 유럽 사회 기금 (ESF-100077106)에서 자금을 인정 합니다.

1. n HTs의 준비 참고: 여기, n 다른 단일 DNA 가닥을 특정 크기의 나선 관의 형성에 관여의 수를 나타냅니다. N = 8, 8 개의 다른 단일 DNA 가닥 단위 링 메이크업.
<ol><li>구매 DNA 시퀀스 (HPLC 순도 등급 이상) 적당 한 DNA 합성에서 서비스 또는 높은-품질 합성 및 정화 (모범적인 시퀀스를 표 1에 주어진).</li>
	<li>정화 물에 따라 더 물의 resuspension resuspend 동결 건조 된 oligonucleotides 단계는 회사에서 해당 설명서에 주어진. 200 µ M의 최종 농도 얻을 수의 양을 조절.</li>
	배포자에 의해 주어진 값을 확인 하 긴 <li>단일 DNA의 농도 결정 (예: 260에 대 한 UV 분광학을 통해 nm) 이기 때문에 정확한 산출할 어셈블리 프로세스에 대 한 중요 한. 특정 어 금 니 무게 및 각 단일 가닥 DNA oligonucleotide에 대 한 소멸 계수 oligonucleotides의 농도 계산. 
	참고: 소멸 계수 값 본질적으로 다를 다른 시퀀스에 대 한 및 상업적으로 구입한 DNA의 설명서에서 진술 된다. 그들은 또한 가까운 이웃 모델 수 자유롭게 사용할 수 있는 온라인 도구를 사용 하 여 계산할 수 있습니다. 분석기의 선형 범위를 준수 농도 결정을 위해 사용 하는 샘플을 희석 하십시오.</li>
	<li>Micropipette를 사용 하 여 혼합 DNA 가닥-각 농도에서 동시에 원하는 n HTs를 thermocycler (예를 들어, 200 µ L PCR 튜브)에 대 한 적합 한 컨테이너 (최종 버퍼 조건: 1xTE (10 mM Tris 및 1 m m EDTA, pH 8) 및 12.5 m m MgCl 2). 
	참고: 최종 DNA n HT 샘플 구성 n-1 가닥, U 1 &#8722; U n &#8722; 1, 고 1 T n 가닥. 스트랜드 당 농도 사용자의 요구에 따라 하위-micromolar 이상 10 µ M에서 다를 수 있습니다 (예를 들어, &#60; 단일 필 라 멘 트를 관찰 하는 후속 희석에 대 한 가닥 또는 높은 농도의 시험에 대 한 당 1 µ m 조밀한 네트워크 역학).</li>
	<li>교배 n HTs thermocycler (65 ° c 이후 빠른 드롭과 90 ° C에서 10 분 변성, 느린 온도 65 ° C에서 30 분-0.5 K의 20 온도 단계에서 보완 기본 페어링으로 55 ° C 감소에 각; 그리고 한 빠른 방울 55 ° C에서 20 ° C); 그림 2A 참조. 
	참고: 65 ° C에서 느린 감소 단계 평균 튜브 길이; 증가를 길게 할 수 있습니다. 그러나, 20 ° C에 이후 빠른 드롭 생산 튜브의 집계를 피하기 위해 중요 하다.</li>
	<li>감지 저하 없이 4 ° C에서 최대 3 주 동안 교배 n HTs 저장. 
	참고: 형광에 대 한 현미경 검사 법, n HTs 표시 됩니다 때 교배 (부분적으로) 수정된 U1 Cy3 (표 1)와 u 1을 대체 하 여. 더 이상 관찰 시간, 설립된 안티 표백 에이전트의 추가 것이 좋습니다.</li>
	<li>신중 하 게 원하는 최종 농도에 샘플을 희석 (예를 들어, 4 네트워크 또는 20 µ M 단일 필 라 멘 트 관측에 대 한 nM) 필요한 경우 샘플 버퍼를 사용 하 여. 가능한 오류 소스를 최소화 하기 위해 원하는 최종 농도에서 샘플 조립.</li>
</ol> 2. 전단 유동 학 동적 전단 고분자에 대 한 <ol><li>선택 적절 한 형상 (-격판덮개 또는 콘 판). 콘 판 기하학을 사용 하는 작은 볼륨 (즉, 아래 200 µ L).</li>
	<li>동적 전단 고분자에 샘플 로드.</li>
	<li>잠재적인 증발 효과 방지 하기 위해 다음 단계를 사용 하 여 환경과 샘플의 공기-물 인터페이스 passivate.
	<ol><li>샘플 버퍼 목욕의 2.5 mL과 샘플을 둘러싸고.</li>
		<li>Micelle 농도 바로 아래 계면 활성 제를 추가.</li>
		<li>해밀턴 주사기를 사용 하 여 공기 샘플의 직접 접촉을 피하기 위해 지질으로 샘플을 둘러싸고.</li>
	</ol></li> <li>젖은 스폰지를 갖춘 모자와 함께 샘플 챔버를 봉인 하 고, 만약에 가능 하다 면, 추가 (샘플) 접촉 하지 추가 물 목욕과 증발을 억제.</li>
	<li>실내 온도에서 고분자 관련 소프트웨어를 사용 하 여 측정을 시작, (해당 되는 경우 생리 조건 필요) 또는 37 ° C와 같은 서로 다른 온도에서 측정을 수행. 
	참고: 샘플을 냉각은 종종 함께 수증기의 응축 주변 공기에서 난방 리드 향상 된 증발 하는 동안 합니다. 두 효과 미친 듯이 샘플의 농도 시리즈에서 모든 측정은 일정 한 온도에서 수행 되어야 한다 변경할 수 있습니다.</li>
	<li>실 온에서 2 h equilibrate을 샘플을 수 있습니다. 시간 진화 시간 청소와 모니터링할 수 있습니다 (데이터 분당 지점, 스트레인 γ = 5%; 주파수 f = 1 Hz).</li>
	<li>원하는 테스트 프로토콜 기계적 특성을 측정합니다. 주파수 스위프의 시리즈와 함께 시작 (f-스윕) 그들은 샘플 그대로 두고 더 많은 측정에 대 한 허용 하기 때문에. 
	참고: 또한, 짧은 f-더 이상 측정 전후 청소 밖으로 실행 되어야 한다 (긴 f 등-훨씬 더 높은 해상도와 스윕) 샘플 전체 측정 프로토콜에 걸쳐 변동 확인 하.
	<li>수행 짧은 <ol>f-스윕 (예를 들어, γ = 5%; f = 0.01 Hz 30 hz; 10 년 당 5 데이터 포인트).</li>
		<li>수행 긴 f-스윕 (예를 들어, γ = 5%; f = 0.001 Hz 30 hz; 21 데이터 요소 10 년 당); 측정 시간을 줄이기 위해 필요 하지 않은 경우 낮은 주파수 정권을 생략할 수 있습니다.</li>
		<li>짧은 f를 수행-스윕.</li>
		<li>Γ-스위프를 실행 (예: f = 1 Hz; γ = 0.0125% ~ 100%; 10 년 당 20 데이터 포인트). 
		참고: 사용 짧은 f-청소 처음, 그것은 일반적으로 이전 f 일치-스윕 네트워크는 일반적으로 γ-스윕 동안 파열 또는 격판덮개에서 분리 하기 때문에. 또는, γ-램프를 사용 하 여 (예: 0.025 s -1, t = = 60 s); 그러나, 경사로 일반적으로 변경할 필요가 모터 모드, 그래서 이후 짧은 f-스윕 위조한 것.</li>
	</ol></li> <li>빈 또는 부드럽게 가우시안 커널 원시 데이터.</li></ol>
 3. 형광 기반 분석의 DNA 어 닐 링 <ol><li>12의 준비 8 aliquots µ L 1-4 µ M를 사용 하 여 각 샘플에 대 한 DNA 가닥, TE 버퍼, x 12.5 m m 1에서 MgCl 2 및 1 핵 산 젤 x 10000 x DMSO에서 얼룩 주식입니다. 없는 DNA와 부정적인 제어 하지만 핵 산 젤 얼룩을 포함.</li>
	<li>실시간 PCR 플레이트에는 aliquots를 전송 하 고 접착 필름 (예를 들어, 96-잘 반응 플레이트)와 함께 인감. 
	참고: 프로토콜을 어 닐 링 열에 사용 된 높은 온도 샘플 증발 됩니다. 따라서, 우물은 특히 장기 실험 중 물 증발 및 농도 증가 방지 하기 위해 접착 필름으로 단단히 밀폐 된 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>가스 거품 제거를 실 온에서 1 분 x 100g에 격판덮개 원심; 가스 거품 확장, 우물 분석 될 수 없습니다.</li>
	<li>실시간 정량 PCR 시스템으로 밀폐 접시 로드.</li>
	<li>어 닐 링 프로그램을 실행합니다. 10 분 드롭 빨리 72 ° c.에 온도 90 ° C에서 DNA를 변성 다음, 0.5 ° C 마다 30 분으로 천천히 온도 감소. 후에 신호는 부식 가속 온도 램프. 
	참고: 72 ° C는 진짜 교 잡 온도; 위에 충분히 따라서, 신호는 광범위 한 온도 범위는 필요한 온도 범위를 결정 하기 위한 적합 한 기록.</li>
	<li>는 cycler 뚜껑 접착 필름에 증발된 샘플의 응축을 방지 하기 위해 100 ° c 이상가 열이 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>488에서 아르곤 이온 레이저 샘플 어셈블리, 동안 자극 nm 550에서 형광을 검출 하 고 nm 핵 산 젤 얼룩을 사용 하는 경우 (또는 괴기 하 게 비슷한). 다른 염료에 대 한 적절 한 여기/방출 조합을 선택 합니다. 전체 증가를 가능한 한 자주 형광 신호를 측정 내장 카메라를 사용 하 여 신호 품질. 
	참고: 여기, 측정 모든 9 찍은 s.</li>
	<li>미리 용 해 및 어 닐 링 프로그램 적용 하는 경우 데이터를 분석 하는 제공 된 소프트웨어를 사용 합니다. 그렇지 않으면, 형광 신호의 상대적인 변화를 각 온도 단계에 대 한 평균 값에서 이전 평균 값 빼기.</li>
</ol> 4. AFM 이미징 <ol><li>쪼개 운 모 (예: 운 모 &#34; V1 &#34;) 상용 접착 테이프를 부착 하 고 벗; 여는 운의 최고 층을 제거 해야 합니다.</li>
	<li>미리 형성 된 n HT Mg 2 + 갓 쪼개진된 운 모에 접는 버퍼를 포함 하 고 10 분에 대 한 정착 보증금 micropipette를 사용 하 여</li>
	<li>남은 액체를 제거 하는 작은 테이블 원심 분리기에 2000 x g 3-s 짧은 간격에서 샘플을 회전 합니다. 여러 n HTs 여전히 운 모 표면에 붙어 있어야 한다.</li>
	<li>외팔보 팁 높은 뻣 뻣 함 (예: 54 Nm -1) 사용 하 고 내부 AFM 소프트웨어와 함께 그것의 공명 주파수 결정.</li>
	<li>기록 모드 손상 또는 n HTs.를 전치 하지 않으려면 낮은 스캔 속도 (예를 들어, 1 선/s)에서 도청에서 공기에 afm 높이 프로 파일</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

제대로 구성 된 네트워크를, DNA 나노튜브 조립은 중요 한 단계 이다. 합성 과정에서 오류 저하 튜브 품질; 따라서, HPLC 또는 더 엄격한 프로세스는 oligonucleotides 정화를 사용할 것이 좋습니다. 집합에서 n 구성 oligonucleotides의 아데닌 산출할 집계 DNA 나노튜브, 뿐만 아니라 그들의 길이 분포 보다 이산의 형성에 의하여 달려 있다, 이후 그것은 농도 측정 하는 데 필요한 구입한 가닥의 이후 값 주어진 수 다 실질적으로 실제 농도에서. 이 수행할 수 있습니다, 예를 들어, 260의 흡 광도 파장에서 자외선에 대 한 분광학에 의해 nm. 분자 무게와 소멸 계수; 다른 시퀀스 사이 다 참고 하 고 싶습니다. 따라서, 농도에 흡 광도 변환할 값 각 DNA oligonucleotide에 대 한 결정 되어야 합니다. 장비는 NanoDrop 같은 작은 샘플 볼륨에 대 한 최적화를 사용 하는 경우 각 측정 지점은 여러 번 촬영 한 평균 해야 합니다. 탐지는 분석기의 선형 범위를 준수 합니...

그들의 독특한 기계적 성질으로 사용 복잡 한 동작으로 인해 semiflexible 폴리머는 생활 문제의 근본적인 빌딩 블록. 유연한 고분자, 달리 semiflexible 폴리머 여전히 강한 열 변동1에 따라 하면서 자신의 비 사라지는 백본 강성 때문 뻗은 구성 채택. 따라서, 순전히 확률적 모델은 완벽 하 게 유연 하거나 딱딱한 폴리머의 극치와 마찬가지로 그들의 행동에 적용할 수 없습니다. 소위 벌레 같은 체인 모델2,,34 p l통해이 강성 필 라 멘 트4따라 접선 탄젠트 상관 관계의 붕괴 상수는 척도를 개발 되었다. Lp 는 윤곽선 길이 (lc)는 필 라 멘 트의 비교, 폴리머 semiflexible1를 간주 됩니다. 텐트의 기둥에 유사한, 그들의 준비 네트워크 또는 번들 안정화 낮은 볼륨 분수, 특이 한 점 탄성 속성5,6,7, 선도에서 전체 집단 시스템 8,9. 이러한 구조는 높은 신축성 대형 메쉬 크기10, 아직도 퍼지는 촉진 및 활성 전송 프로세스 동안 기계적 무결성을 유지 제공 합니다. 이 속성은 특히 골격 또는 기질, 생물 학적 시스템에 적합 하지만 그것은 식품 공학1,,1112에서 또한 널리 이용 된다.
생활 문제에 그들의 의미를 넘어가 고, 포괄적으로 생체 모방 재료 또는 소설 hydrogels 개발 도구 순서 이러한 구조체의 물성을 검토 하 결정적 이다. Semiflexible 폴리머의 관점에서이 단일 필 라 멘 트 속성 lp 설명 이론적 프레임 워크의 개발 등에서 발생 하는 네트워크의 집단 속성의 체계적인 결정을 의미 합니다. 선구적인 연구에서 세포 biopolymer 말라 semiflexible 고분자를 위한 모델 시스템으로 설립 되었다와 금5,13,,1415 에 아직도 널리 것으로 간주 됩니다. , 16 , 그러나 17., 철저 한 연구는이 시스템 제한 때문에 그들은이 단백질의 고유한 속성에 바인딩됩니다. 다양 한 이론적 접근 건물 단일 필 라 멘 트 수준에서 특수 기계 동작의 설명 목적으로 그리고 특히 다른 배율 예측에 의존에 대 한 선형 탄성 고원 전단 탄성 계수, G의 지도 0 (즉, 네트워크의 "신축성"), 농도 (c) 및 lp6,7,,1314, 15,18,19,20,21,,2223. 농도 스케일링은 걸 기반으로 실험 또는 다른 모델 시스템에 쉽게 액세스할 수 있으며 이론적인 예측을 엄격 하 게 되었습니다 확인13,,1624, 25, 실험적으로 접근 하기 어려운 남아 있다 lp 에 관하여 스케일링. 그러나 Lp 은 semiflexible 고분자의 정의 수량은 독립 변수 이기도 때문이,, 주요 한계입니다.
이 중앙, 자연 제한 걸의 고정된 lp 또는 콜라겐 같은 다른 생물학으로 파생 된 중합체에 의해 부과 된 최근 타일 기반 DNA 튜브, 그들의 기계적 성질에 가변을 사용 하 여 해결 되었습니다. 9 , 26 , 27 , 28. (단위 링 내 가닥 구성 DNA의예를 들어, 서로 다른 숫자) 튜브의 아키텍처에 약간의 변화가 항복 lp, 형광 현미경 검사 법을 통해 평가 될 수 있는 고유 값 한 변동 튜브를 분석 하거나 여러 준수 튜브의 곡선된 구성을 평가 하 여,와 같이 설명한 이전9,28. 이러한 분석을 다른 튜브 인구의 lp 값 이상의 크기 순서에 따라 달라 지는 다른 평가 기술을 일관 된 결과9,28항복 공개 했다.
놀랍게도, 농도 및 lp 선형 탄성 고원 전단 계수 G0 의 전반적인 비율 보고 되었습니다 모든 이전 이론적 접근와 일치 하도록 9, 특히 훨씬 시연 시 lp예측된 의존 보다 강한. 이러한 연구 결과 semiflexible 폴리머의 중앙 속성을 공부 하는 새로운 모델 시스템의 가치를 강조 한다. N채용-헬릭스 DNA 튜브 극적으로 이러한 조사의 범위를 높 혔 습니다. 수 lp 기본 재료를 변경 하지 않고 자유롭게 변화 될 뿐만 아니라 DNA의 고유한 프로그래밍 가능한 특성 추가 요소, crosslinks 등 운동 스위칭 프로세스의 체계적인 검사를 사용할 수 있습니다. 또한, 이러한 튜브 물에 용 해 되며, 대부분의 단백질 달리 적절 한 pH와 이온 조건 감지 저하9없이 몇 주 동안 안정.
이러한 튜브 조립 DNA oligonucleotides의 개별 집합은 사용 되, 각각 포함 된 2 개의 이웃 물가를 보완 기본 시퀀스를 공유 하는 두 개의 도메인 (특정 시퀀스 때문에 한 가닥 형성할 수 없습니다 머리 핀 같은 구조). 상호 보완적인 시퀀스 교배 n 상호 더블 헬리컬 세그먼트의 동봉, 반 겹치는 반지를 형성, 순환 방식에서 (그림 1A 및 B). 개별 직경 (그림 1C), 및 그들의 반 중복 구성에서이 고리 형태로 축 끈끈한 끝 다른 링의 끈끈한 끝에 무료 제공합니다. 이 선택적 추가 oligonucleotides 일치의 크기 n (nHT)의 filamentous DNA 나선 관의 효과적인 중 합으로 이어지는 반지의 스태킹 트리거합니다. 그들의 윤곽선 길이 일반적으로 길이, 여러 미크론을 측정 하 고 그들의 길이 분포는 걸 필 라 멘 트9,26,,2728의 비교. 그것은 표시 되었습니다 유사한 DNA 나노튜브에 대 한 그들은 실제로 비슷한 걸 필 라 멘 트 및 microtubules의 중 합 속도 론을 전시<su></su>p class = "외부 참조" > 29. 기본 반지 구조를 구성 하는 개별 DNA 물가의 수 n , 따라 nHT 건축으로 그것의 원주와 직경, 수 수 controllably 다양 합니다. 반지/튜브의 둘레 증가 더 많은 DNA 가닥을 사용 하 고 해당 건축 변경 이동에 해당 하는 높은 강성 높은 lp 값 (그림 1C), 기계적 특성. 생체 규모 큰 lp 값이 높은 강성으로 인해 덜 구부러진된 conformations 변환 (그림 1D 및 E).

<table><tbody><tr><td>AFM 캔틸레버 ACTA</td><td>AppNano</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM - NanoWizard 3</td><td>JPK Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CCD 카메라</td><td>Andor</td><td>iXon DV887</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>DNA 올리고뉴클레오티드</td><td>Biomers.net</td><td></td><td>염기서열은 표 1</td></tr><tr><td>DNA Cy3 표지 올리고뉴클레오티드</td><td>Biomers.net</td><td></td><td>서열은 표 1</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E-9884</td><td></td></tr><tr><td>Epi-fluorescence micro-scope</td><td>Leica</td><td>DM-IRB</td><td></td></tr><tr><td>MgCl2</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M-8266</td><td></td></tr><tr><td>Mica "V1", 12 mm round</td><td>Plano GmbH</td><td>50-12</td><td></td></tr><tr><td>MicroAmp&reg를 참조하십시오. 고속 광학 96웰 반응 플레이트</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td></td><td></td>4346907</tr><tr><td>MicroAmp&reg; 광학 접착 필름</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td></td><td></td>4306311</tr><tr><td>NanoDrop 1000 분광 광도계</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>100x 대물렌즈</td><td>Leica5</td><td>506168</td><td></td></tr><tr><td>정제수</td><td>Merk Millipore - Milli-Q & Elix</td><td></td><td></td></tr><tr><td>사파이어 PCR 튜브</td><td>Greiner Bio-One</td><td>683271</td><td></td></tr><tr><td>T전문 표준 PCR Thermocycler</td><td>Core Life Sciences Inc.</td><td>070- 표준</td><td></td></tr><tr><td>7900HT 고속 실시간 PCR 시스템</td><td>응용 바이오시스템</td><td>4351405</td><td></td></tr><tr><td>레오미터</td><td>TA 기기</td><td>ARES</td><td></td></tr><tr><td>SYBR&reg; 그린 I 핵산 젤 염색</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td>S7567</td><td></td></tr><tr><td>트리스</td><td>시그마-알드리치</td><td>T4661</td><td></td></tr><tr><td>트리톤 X-100</td><td>시그마-알드리치</td><td>X-100</td>은 <td>공기-물 계면에서 시료의 증발을 억제합니다</td></tr></tbody></table>.

semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 dna 나노튜브

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

셀 또는 biopolymer 네트워크 같은 복잡 한, 폴리머 기반 부드러운 물질의 기계적 성질도 클래식 프레임 유연한 폴리머도 엄밀한 막대의 이해할 수 있습니다. 기본 필 지 속성 길이 (lp)를 통해 계량 되는 그들의 비 사라지는 백본 강성으로 뻗은 남아 있지만 그들은 또한 강한 열 변동 될 수 있습니다. 그들의 한정 된 굽 힘 강성 대량 네트워크, 큰 메시 크기를 제공 하면서 낮은 볼륨 분수에서 안정적인 장비의 형성을 활성화의 독특한, 특수 집단 역학 이끌어 낸다. 이 기본 원리는 (예를 들어, 셀 또는 조직), 자연에 널리 높은 분자 콘텐츠 및 따라서 퍼지는 촉진 또는 능동 이동 최소화. 그들의 생물 학적 영향 및 생체 hydrogels 잠재적인 기술 응용 프로그램, semiflexible 폴리머 상당한 연구 대상이 되었습니다. 그러나 그들은 자유롭게 조정 되지 않은 걸 필 라 멘 트 같은 천연 고분자에 의존 하는 때문에,, 이해할 수 있는 조사 도전 남아 있었다. 이러한 제한에도 불구 하 고 합성, 기계적으로 가변 및 semiflexible 폴리머의 부족, 말라 필 라 멘 트 일반적인 모델 시스템으로 설립 되었다. 주요 제한은 중앙 수량 lp 자유롭게 거시적인 대량 구조에 미치는 영향을 연구 조정 될 수 없습니다입니다. 이 한계는 강성 필 라 멘 트의 제어 변경 수 있도록 구조적 프로그래밍 가능한 DNA 나노튜브를 채용 하 여 해결 되었습니다. 그들은 부분적으로 보완 가닥의 개별 세트 개별 둘레와 반지 구조에서 교배 타일 기반 디자인을 통해 형성 된다. 이 고리 사용 필 라 멘 트에 효과적인 중 합 길이, 여러 미크론 끈끈한 끝 있으며 자연 biopolymers로 비슷한 중 합 속도 론을 표시 합니다. 그들의 프로그래밍 가능한 역학 때문이 튜브는 단일 분자 대량 규모에 lp 의 영향을 공부 다재 다능 한, 소설 도구입니다. 말라 필 라 멘 트, 달리 그들은 주 동안에, 주목할 만한 변성 없이 안정적으로 유지 하 고 그들의 처리는 comparably 간단.

온도 경사로 (그림 2)를 통해 DNA 나노튜브의 어셈블리 이러한 인공 semiflexible 폴리머를 형성 하는 매우 신뢰할 수 있는 방법입니다. 이러한 고분자 걸 필 라 멘 트, 등 그들의 자연적 사건 대응에 유사한 특성을가지고 있지만 훨씬 광범위 한 실험 프레임 워크를 그들의 기계적 특성은 controllably 될 수 있으므로 변경9,27 제공 . Biopolymers, 처럼 그들은 네트워크 (그림 3)에서 배열 될 수 있다 고 특히 대량 구조 및 속성에 필 라 멘 트 경직성의 영향을 테스트 할 수 있습니다. 그림 4에서 같이, 이러한 네트워크 표시 긴장에 대 한 선형 긴장 정권 최대 10%, 밀접 하...

Semiflexible 폴리머 생명체가 광범위 하 게 적용 되는 독특한 기계적 속성을 표시 합니다. 그러나, biopolymers에 대 한 체계적인 연구는 폴리머 강성 같은 속성은 액세스할 수 없습니다 이후 제한 됩니다. 이 원고는이 제한 프로그래밍 가능한 DNA 나노튜브, 강성 필 라 멘 트의 영향에 대 한 실험 연구를 활성화 하 여 우회는 어떻게 설명 합니다.

Semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 DNA 나노튜브

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

이 새로운 DNA 기반 모델 시스템의 전반적인 목표는 반유연 폴리머 부류의 기본 특성을 이해하는 것이며, 이는 또한 중요한 부류의 생체 고분자의 거동을 설명합니다. 이 새로운 방법을 통해 우리는 소프트 형이상학 분야의 핵심 질문을 연구할 수 있으며, 특히 반유연 필라멘트의 동작과 네트워크로의 배열을 탐구할 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 인트라비시브 필라멘트의 기계적 특성을 실험적으로 접근할 수 있고 정확하게 조정할 수 있다는 것입니다.반유연 폴리머는 필라멘트의 특별한 특성에 의해 정의되며, 이전에는 조정 가능한 실험 시스템이 없기 때문에 이론적 프레임워크에서만 처리되었습니다. 이 방법은 반유연 폴리머의 정의량에 대한 통찰력을 제공하지만, 언더 레이잉 메쉬 크기를 변경하지 않고 다른 강성의 매트릭스에서 세포 이동을 연구하기 위해 새로운 하이드로겔로 적용할 수도 있습니다. 나노튜브에서 가장 작은 반복 단위는 단위 고리로 생각할 수 있습니다.이러한 유닛 링 중 일부는 하이브리드화 중에 쌓입니다. 이것은 길쭉한 나노 튜브의 형성으로 이어집니다. 시작하려면 동결건조된 올리고뉴클레오티드를 정제수에 다시 현탁시키고 회사의 해당 설명서에 제공된 추가 재현탁 단계를 따릅니다.200마이크로몰의 최종 농도를 얻기 위해 물의 양을 조정합니다. 정확한 화학량론(stoichiometry)이 조립 공정에 매우 중요하기 때문에 분배자가 제공한 값을 확인하기 위해 단일 DNA 가닥의 농도를 측정합니다. 마이크로피펫을 사용하여 thermocycler에 적합한 용기에 동일한 농도의 DNA 가닥을 각각 혼합하여 원하는 DNA와 나선 튜브를 형성합니다.text 프로토콜에 있는 매개변수를 사용하여 thermocycler에서 DNA와 helix tube를 혼성화합니다. 혼성화된 DNA와 나선관을 섭씨 4도에서 검출 가능한 분해 없이 최대 3주 동안 보관합니다. 유변학을 수행하기 전에 필요한 경우 샘플 버퍼를 사용하여 샘플을 원하는 최종 농도로 조심스럽게 희석합니다.동적 전단 레오미터에 적합한 형상을 선택하십시오. 그런 다음 레오미터에 시료를 로드합니다. 잠재적인 증발 효과를 방지하려면 3가지 기술 중 1가지를 통해 샘플과 환경의 공기 수분 계면을 부동태화하십시오.샘플을 2.5ml의 샘플 버퍼 수조로 둘러쌉니다. 또는 미셀 농도 바로 아래에 계면활성제를 샘플에 첨가합니다. 또는 해밀턴 주사기를 사용하여 시료를 지질로 둘러싸서 시료가 공기와 직접 접촉하지 않도록 합니다.젖은 스폰지가 장착된 캡을 사용하여 샘플 챔버를 밀봉합니다. 그리고 가능하면 증발을 더 억제하기 위해 추가 수조를 사용하십시오. 실온에서 레오미터 전용 소프트웨어를 사용하여 측정을 시작하여 시료가 실온에서 2시간 동안 평형을 이룰 수 있도록 합니다.평형 시간은 열반사 시스템이 완전한 등방성 무작위 상태가 되도록 하는 데 중요한데, 이는 서로 다른 측정 간의 비교를 허용하는 유일한 확인이기 때문입니다. 측정 후 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 데이터를 처리합니다. 가닥당 1-4 마이크로몰 DNA, 12.5 밀리몰 염화마그네슘 및 1x 핵산 겔 염색을 사용하여 각 샘플에 대해 12 마이크로리터의 8 부분 표본을 준비합니다.또한 DNA가 없는 음성 대조군을 만들되 핵산 겔 염색을 포함합니다. 부분 표본을 Real Time PCR 플레이트로 옮기고 접착 필름으로 밀봉합니다. 플레이트를 실온에서 100배 G로 1분간 원심분리하여 기포를 제거합니다.가스 기포는 측정 중에 팽창할 수 있고 샘플을 분석할 수 없기 때문에 제거하는 것이 중요합니다. 원심분리 후 밀봉된 플레이트를 실시간 정량 PCR 시스템에 로드합니다. 섭씨 90도에서 DNA를 10분 동안 변성시키고 온도를 섭씨 72도까지 빠르게 떨어뜨리는 어닐링 프로그램을 프로그래밍합니다.그런 다음 온도는 30분마다 섭씨 0.5도씩 천천히 감소해야 합니다. 신호가 감소한 후 온도 램프를 가속하십시오. 증발된 샘플의 응결을 방지하기 위해 사이클러의 뚜껑이 섭씨 100도 이상으로 가열되는지 확인하십시오.amp접착 필름에 있습니다.조립하는 동안 488나노미터에서 아르곤 이온 레이저로 샘플을 여기시키고 CY3 염료를 사용할 때 550나노미터에서 형광을 검출합니다. 다른 염료의 경우 적절한 여기 방출 조합을 선택하십시오. 가능한 한 자주 형광 신호를 측정하여 내장 카메라를 사용하여 전체 신호 품질을 높일 수 있습니다.유변학적 측정의 대표적인 원시 데이터가 표시되어 네트워크의 탄력성을 나타냅니다. 여기에 표시된 것은 평형 시간 동안의 시간 스윕입니다. 이 플롯은 네트워크의 변형률에 따른 동작을 보여줍니다.이 플롯에서는 네트워크의 주파수 종속 동작이 분명합니다. 이 시점에서 특정 빈도의 값이 선택됩니다. 특정 DNA 나선 튜브 집단에 대한 값은 농도에 대해 표시되었습니다.이 과정은 모든 DNA와 나선관에 대해 반복되었습니다. 그런 다음 로그 로그 플롯에서 기울기를 추출하여 멱법칙 지수를 산출했습니다. 마지막으로, 측정된 각 농도에 대한 지속적인 길이에 대해 값을 다시 표시했습니다.이 그래프를 통해 농도 및 지속성 길이에 대한 탄성 고원 계수의 스케일링을 추출할 수 있습니다. 개발 후, 이 기술은 연질 물질 및 고분자 물리학 분야의 연구자들이 반유연 폴리머 클래스에 대한 필라멘트 강성의 영향을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 절차에 따라, 얽힌 네트워크의 암송, 일반적으로 교차 네트워크 및 구조 형성 과정과 같은 추가 효과를 다룰 수 있습니다.이 비디오를 시청한 후에는 DNA 나노튜브를 하이브리드화하는 방법과 네트워크의 유변학적 특성을 측정하는 방법에 대해 잘 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

특히 단백질과 상호 작용 할 수있는 기능 그룹으로 장식 nanofibers을 준비하기위한 효율적인 접근 방법이 설명되어 있습니다. 방법은 먼저 해당 기능 그룹과 기능화 폴리머의 준비가 필요합니다. 기능 고분자는 electrospinning에 의해 nanofibers로 제조된다. 단백질과 nanofibers의 바인딩의 효과는 공 촛점 현미경으로 연구하고 있습니다.

Biofunctional Nanofibers를 제조 절차

DNA 종이접기는 DNA 분자의 자기 조립을 프로그래밍하여 정밀한 나노 크기의 물체를 제작하는 강력한 방법입니다. 여기에서는 DNA 종이접기에서 생체 반응성 로봇을 접는 프로토콜, 투과 전자 현미경 이미징(TEM)을 위한 정제 및 음성 염색에 대해 설명합니다.

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nanohelical 구조의 정확한 모델링은 새로운 나노 기술의 응용으로 이어지는 예측 시뮬레이션 연구에 중요하다. 현재 소프트웨어 패키지와 코드는 원자의 나선형 모델을 만드는 데 제한됩니다. 우리는 시뮬레이션 원자의 nanohelical 모델을 만들 수 있도록 설계 두 가지 절차를 제시하고, 그래픽 인터페이스는 시각화를 통해 연구를 강화하기 위해.

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우리는 코어에 자체 조립 나노 구조를 포함하는 지질 입자의 운동 안정화를 위한 탄소 나노튜브의 스마트 응용에 대해 보고합니다. 지질 입자의 준비에는 약물 전달과 같은 생물 의학 응용 분야에 사용할 수 있는 다소 낮은 농도의 탄소 나노튜브가 필요합니다.

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자기 집합에 있도록 폴리스 티 렌과 이방성 Patchiness Multiwalled 탄소 나노튜브를 접목

이 문서 T4 결 찰 및 어 닐 링 작은 원형 DNA 분자의 변성 페이지 정화에 대 한 상세한 프로토콜을 제시 하 고 원형 타일, 조립 및 1d 및 2D DNA nanostructures agarose의 AFM 이미지의 기본 페이지 분석 젤 유한 DNA nanostructures의 전기 및 원심 분리 정화입니다.

안정적인 DNA 모티프, 1d와 2D Nanostructures 작은 원형 DNA 분자에서 건설

이 문서는 유기 용매 혼합물에서 감마 변형 펩타이드 핵산 올리고머로부터 나노 구조의 설계 및 자체 조립을 위한 프로토콜을 제공합니다.

감마 변형 펩타이드 핵산의 자가 조립을 유기 용매 혼합물의 복잡한 나노 구조로

우리는 형광 현미경과 함께 간단한 액틴 필라멘트 미세 유체 분석을위한 프로토콜을 제시하여 개별 액틴 필라멘트를 실시간으로 정확하게 모니터링하면서 순차적으로 다른 단백질 용액에 노출 할 수 있습니다.

미세 유체 공학 및 형광 현미경을 사용하여 단일 액틴 필라멘트 및 번들의 조립 역학 연구

배우세요 DNA 나노튜브를 활용한 반유연성 고분자의 기계적 특성 연구 방법을. 이 실험 시스템은 필라멘트 강성을 정밀하게 조절하여 생물물리학 및 세포 이동 연구에 활용할 수 있습니다.

Semiflexible 고분자 공부를 다양 한 도구로 DNA 나노튜브

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