Name: High-Speed Atomic Force Microscopy Imaging of DNA Three-point-Star Motif Self Assembly Using Photothermal Off-Resonance Tapping(광열 오프-레조넌스 태핑을 이용한 DNA 3점-별 모티프 자기 조립) (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: 학습하세요 광열 오프-레조넌스 태핑(PORT)을 이용한 고속 원자력 현미경 영상 기법으로 DNA 3점-별 모티프의 자기 조립 과정을 실시간 관찰하는 방법을. 이 기술은 기존 방식보다 최대 100배 빠른 데이터 획득이 가능합니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>PORT 고속 원자력 현미경에 의한 DNA 별 모티프의 이미징 개선

<ol><li>Ando, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+atomic+force+microscopy+and+its+future+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Reviews%22%5BJournal%5D)">High-speed atomic force microscopy and its future prospects.</a> Biophysical Reviews. 10 (2), 285-292 (2017).</li>
<li>Uchihashi, T., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+high-speed+atomic+force+microscopy+to+real-time+visualization+of+dynamic+biomolecular+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimica+Et+Biophysica+Acta.+General+Subjects%22%5BJournal%5D)">Applications of high-speed atomic force microscopy to real-time visualization of dynamic biomolecular processes.</a> Biochimica Et Biophysica Acta. General Subjects. 1862 (2), 229-240 (2018).</li>
<li>Eghiaian, F., Rico, F., Colom, A., Casuso, I., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+atomic+force+microscopy%3A+Imaging+and+force+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Letters%22%5BJournal%5D)">High-speed atomic force microscopy: Imaging and force spectroscopy.</a> FEBS Letters. 588 (19), 3631-3638 (2014).</li>
<li>Umeda, K., McArthur, S. J., Kodera, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+resolution+in+high-speed+atomic+force+microscopy+for+studying+biological+macromolecules+in+action%5BTitle%5D)+AND+%22Microscopy%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal resolution in high-speed atomic force microscopy for studying biological macromolecules in action.</a> Microscopy. 72 (2), 151-161 (2023).</li>
<li>Nievergelt, A. P., Banterle, N., Andany, S. H., Gönczy, P., Fantner, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+photothermal+off-resonance+atomic+force+microscopy+reveals+assembly+routes+of+centriolar+scaffold+protein+SAS-6%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">High-speed photothermal off-resonance atomic force microscopy reveals assembly routes of centriolar scaffold protein SAS-6.</a> Nature Nanotechnology. 13 (8), 696-701 (2018).</li>
<li>Heath, G. R., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+AFM+height+spectroscopy+reveals+%C2%B5s-dynamics+of+unlabeled+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">High-speed AFM height spectroscopy reveals µs-dynamics of unlabeled biomolecules.</a> Nature Communications. 9, 4983(2018).</li>
<li>Ando, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndo%2C+T+%22High-Speed+Atomic+Force+Microscopy+in+Biology%22">High-Speed Atomic Force Microscopy in Biology</a>. , Springer. Berlin, Heidelberg. (2022).</li>
<li>Fukuda, S., Ando, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Faster+high-speed+atomic+force+microscopy+for+imaging+of+biomolecular+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Faster high-speed atomic force microscopy for imaging of biomolecular processes.</a> Review of Scientific Instruments. 92 (3), 033705(2021).</li>
<li>Jiao, F., Cannon, K. S., Lin, Y. -C., Gladfelter, A. S., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hierarchical+assembly+of+septins+revealed+by+high-speed+AFM%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">The hierarchical assembly of septins revealed by high-speed AFM.</a> Nature Communications. 11 (1), 5062(2020).</li>
<li>PeakForce Tapping. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/microscopes/materials-afm/afm-modes/peakforce-tapping.html">https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/microscopes/materials-afm/afm-modes/peakforce-tapping.html</a> (2023).</li>
<li>Wang, S., Hao, C. Principle and application of peak force tapping mode atomic force microscope. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWang%2C+S+%22International+Conference+on+Cognitive-based+Information+Processing+and+Applications+%28CIPA+2021%29%22">International Conference on Cognitive-based Information Processing and Applications (CIPA 2021)</a>. , Springer. Singapore. 671-679 (2022).</li>
<li>Krotil, H. -U., Stifter, T., Waschipky, H., Weishaupt, K., Hild, S., Marti, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+force+mode%3A+a+new+method+for+the+investigation+of+surface+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Interface+Analysis%22%5BJournal%5D)">Pulsed force mode: a new method for the investigation of surface properties.</a> Surface and Interface Analysis. 27 (5-6), 336-340 (1999).</li>
<li>Rosa-Zeiser, A., Weilandt, E., Hild, S., Marti, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+simultaneous+measurement+of+elastic%2C+electrostatic+and+adhesive+properties+by+scanning+force+microscopy%3A+pulsed-force+mode+operation%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">The simultaneous measurement of elastic, electrostatic and adhesive properties by scanning force microscopy: pulsed-force mode operation.</a> Measurement Science and Technology. 8 (11), 1333(1997).</li>
<li>De Pablo, P. J., Colchero, J., Gómez-Herrero, J., Baró, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Jumping+mode+scanning+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Jumping mode scanning force microscopy.</a> Applied Physics Letters. 73 (22), 3300-3302 (1998).</li>
<li>Umeda, N., Ishizaki, S., Uwai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+attractive+force+microscope+using+photothermal+vibration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Vacuum+Science+%26+Technology+B%22%5BJournal%5D)">Scanning attractive force microscope using photothermal vibration.</a> Journal of Vacuum Science & Technology B. 9 (2), 1318-1322 (1991).</li>
<li>Avakyan, N., Conway, J. W., Sleiman, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-range+ordering+of+blunt-ended+DNA+tiles+on+supported+lipid+bilayers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Long-range ordering of blunt-ended DNA tiles on supported lipid bilayers.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (34), 12027-12034 (2017).</li>
<li>Wang, R., Kuzuya, A., Liu, W., Seeman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blunt-ended+DNA+stacking+interactions+in+a+3-helix+motif%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Blunt-ended DNA stacking interactions in a 3-helix motif.</a> Chemical Communications. 46 (27), 4905-4907 (2010).</li>
<li>Parikka, J. M., Sokołowska, K., Markešević, N., Toppari, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Constructing+large+2D+lattices+out+of+DNA-tiles%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Constructing large 2D lattices out of DNA-tiles.</a> Molecules. 26 (6), 1502(2021).</li>
<li>He, Y., Chen, Y., Liu, H., Ribbe, A. E., Mao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+hexagonal+DNA+two-dimensional+%282D%29+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of hexagonal DNA two-dimensional (2D) arrays.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (35), 12202-12203 (2005).</li>
<li>Lipid-DNA Method. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://sabatinilab.wi.mit.edu/sabatini_public/reverse_transfection/lipid_dna_method.htm">http://sabatinilab.wi.mit.edu/sabatini_public/reverse_transfection/lipid_dna_method.htm</a> (2023).</li>
<li>Pyne, A. L. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Base-pair+resolution+analysis+of+the+effect+of+supercoiling+on+DNA+flexibility+and+major+groove+recognition+by+triplex-forming+oligonucleotides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Base-pair resolution analysis of the effect of supercoiling on DNA flexibility and major groove recognition by triplex-forming oligonucleotides.</a> Nature Communications. 12 (1), 1053(2021).</li>
<li>Kielar, C., Zhu, S., Grundmeier, G., Keller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+assessment+of+tip+effects+in+single-molecule+high-speed+atomic+force+microscopy+using+DNA+origami+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+%28International+Ed.+in+English%29%22%5BJournal%5D)">Quantitative assessment of tip effects in single-molecule high-speed atomic force microscopy using DNA origami substrates.</a> Angewandte Chemie (International Ed. in English). 59 (34), 14336-14341 (2020).</li>
<li>Nievergelt, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-range+HS-AFM+imaging+of+DNA+self-assembly+through+in+situ+data-driven+control%5BTitle%5D)+AND+%22Small+Methods%22%5BJournal%5D)">Large-range HS-AFM imaging of DNA self-assembly through in situ data-driven control.</a> Small Methods. 3 (7), 1900031(2019).</li>
<li>Caroprese, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+flexibility+dominates+over+binding+strength+for+supramolecular+crystallinity%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Structural flexibility dominates over binding strength for supramolecular crystallinity.</a> bioRxiv. , (2023).</li>
<li>Welcome to Mao Group. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.chem.purdue.edu/mao/index.html">https://www.chem.purdue.edu/mao/index.html</a> (2023).</li>
<li>Nievergelt, A. P., Andany, S. H., Adams, J. D., Hannebelle, M. T., Fantner, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Components+for+high-speed+atomic+force+microscopy+optimized+for+low+phase-lag%5BTitle%5D)+AND+%222017+IEEE+International+Conference+on+Advanced+Intelligent+Mechatronics+%28AIM%29%22%5BJournal%5D)">Components for high-speed atomic force microscopy optimized for low phase-lag.</a> 2017 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM). , Munich, Germany. (2017).</li>
<li>SPM Controller/Software. EPFL. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.epfl.ch/labs/lbni/spm-controller-software/">https://www.epfl.ch/labs/lbni/spm-controller-software/</a> (2023).</li>
<li>Open Hardware. EPFL. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.epfl.ch/labs/lbni/openhardware/">https://www.epfl.ch/labs/lbni/openhardware/</a> (2023).</li>
<li>AFM head for small cantilevers with photothermal drive. EPFL. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.epfl.ch/labs/lbni/smallleverhead/">https://www.epfl.ch/labs/lbni/smallleverhead/</a> (2023).</li>
<li>AFM head for small cantilevers with photothermal drive. BioLever. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.keybond.com.tw/index.php?route=product/category&path=87_89_88&lang_code=zh-TW">https://www.keybond.com.tw/index.php?route=product/category&path=87_89_88&lang_code=zh-TW</a> (2023).</li>
<li>BioLever. AppNano. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.appnano.com/product-page/biolever">https://www.appnano.com/product-page/biolever</a> (2023).</li>
<li>Python Scripting. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://gwyddion.net/documentation/user-guide-en/pygwy.html">http://gwyddion.net/documentation/user-guide-en/pygwy.html</a> (2023).</li>
<li>Stahl, S. W., Puchner, E. M., Gaub, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photothermal+cantilever+actuation+for+fast+single-molecule+force+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Photothermal cantilever actuation for fast single-molecule force spectroscopy.</a> Review of Scientific Instruments. 80 (7), 073702(2009).</li>
<li>Kangül, M., Asmari, N., Andany, S. H., Penedo, M., Fantner, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+feedback+performance+in+off-resonance+AFM+modes+through+pulse+train+sampling%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">Enhanced feedback performance in off-resonance AFM modes through pulse train sampling.</a> arXiv. , (2023).</li>
<li>Giessibl, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Modern+Physics%22%5BJournal%5D)">Advances in atomic force microscopy.</a> Reviews of Modern Physics. 75 (3), 949-983 (2003).</li>
<li>Ando, T. High-Speed Atomic Force Microscopy (AFM). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndo%2C+T+%22Encyclopedia+of+Biophysics%22">Encyclopedia of Biophysics</a>. , Springer. Berlin, Heidelberg. (2013).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>AC10DS</td><td>Olympus</td><td>BL-AC10FS-A2</td><td>단종&nbsp;</td></tr><tr><td>바이옴트라 컴팩트 XS/S</td><td>바이옴트라 GmbH</td><td>846-025-199&nbsp;</td><td>전기영동&nbsp; 단위</td></tr><tr><td>Biometra TRIO</td><td>Biometra GmbH</td><td>207072X</td><td>써모사이클러 어닐링용 바이오</td></tr><tr>나노 기기용<td>맞춤형 AFM 설정</td><td>실험실, Interfaculty Bioengineering Institute, School of Engineering, Ecole Polytechnique F&eacute; D&EACUTE; 랄 로잔</td><td></td><td>바이오-나노 계측 실험실을 통해 얻을 수</td></tr> 있는 <tr><td>EDTA</td><td>ITW 시약</td><td>A5097</td><td>담금질 버퍼</td></tr><tr><td>레이저 파워 미터</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>디지털 핸드헬드 광학&nbsp; 전력 및 에너지 계량기 콘솔</td></tr><tr><td>Lively 3AP 전원 공급 장치, MP-310</td><td>주요 과학</td><td>MP-310</td><td>전기 영동 전원 공급 장치</td></tr><tr><td>MgAc2</td><td>ABCR GmbH</td><td>AB544692</td><td>어닐링 버퍼</td></tr><tr><td>TBE</td><td>Thermo Scientific</td><td>327330010</td><td>전기 영동을 위한 러닝 버퍼</td></tr><tr><td>TRIS</td><td>Bio-Rad</td><td>1610719</td><td>어닐링 버퍼</td></tr></tbody></table>

high-speed atomic force microscopy imaging of dna three-point-star motif self assembly using photothermal off-resonance tapping(광열 오프-레조넌스 태핑을 이용한 dna 3점-별 모티프 자기 조립)

High-Speed Atomic Force Microscopy Imaging of DNA Three-Point-Star Motif Self Assembly Using Photothermal Off-Resonance Tapping

이 조사에서 DNA 3점-별 모티프가 안정된 섬으로 동적으로 조립되는 과정을 HS-PORT AFM의 기능을 활용하여 성공적으로 관찰되었습니다. 이 기술을 통해 이러한 구조물의 조립을 실시간으로 캡처할 수 있었습니다. 그림 2A,B에서는 100kHz PORT 속도(800nm x 800nm 스캔 크기)에 대해 각각 100Hz 및 200Hz 라인 속도로 선명한 이미지 스캔을 얻을 수 있습니다. 이는 각각 픽셀당 3.9 및 1.95 진동 주기에 해당합니다. 그러나 픽셀당 최소 1회의 진동 주기를 허용하는 PORT 속도의 동시 증가 없이 더 빠른 속도로 이미징하면 그림 2C(픽셀당 진동 주기의 0.78)에서 볼 수 있듯이 이미지 품질이 크게 저하됩니다. 이미징 속도는 캔틸레버가 적절한 팁-샘플 힘 제어로 표면을 프로브하는 속도에 의해 제한되는데, 이는 지형 변화 속도가 너무 빨라서 표면 샘플링 속도로 추적할 수 없기 때문입니다.
충분히 높은 PORT 속도를 설정하는 것 외에도 PORT 곡선에 힘을 제어하는 데 필요한 정보가 포함되어야 합니다. 특히 유체역학적 항력과 낮은 감지 대역폭은 적용된 힘을 모호하게 만들 수 있습니다. 그림 3은 노이즈 감소를 위해 평균 4096 곡선을 사용하여 샘플 표면에서 다양한 거리에서의 캔틸레버 편향과 여기 주파수 속도를 보여줍니다. 그림 3A(100kHz PORT 속도의 경우) 및 그림 3D(500Hz PORT 속도의 경우)의 파란색 곡선은 캔틸레버가 표면에서 멀리 떨어져 있고 자유롭게 진동할 때(한 번의 진동 주기 동안 표면에 닿지 않음) 캔틸레버 움직임을 나타냅니다. 빨간색 곡선은 캔틸레버가 표면 가까이에서 진동하고 간헐적으로 표면과 접촉하여 샘플을 프로빙할 때 캔틸레버 편향을 보여줍니다. 실제 교호작용 곡선을 구하기 위해, 따라서 팁-표본 교호작용을 얻기 위해, 빨간색 곡선에서 파란색 곡선을 빼서 각각 그림 3B,E를 구합니다. 비파괴 생체 시료 이미징에 필요한 명확한 상호 작용 곡선의 예가 그림 3B에 나와 있습니다. 이 구성은 그림 3C에 표시된 우수한 이미징 품질로 이어지며, 여기서 PORT 속도는 100kHz입니다. 캔틸레버 공진에 가까운 여기 주파수를 증가시킴에 따라, 캔틸레버가 여기 레이저 출력을 높인 후 표면에서 분리될 수 있을 만큼 충분한 진폭 진동을 표시하는 경우에도 어느 시점에서 피드백 제어가 저하됩니다(그림 3E). PORT 주파수가 캔틸레버 공진 주파수에 너무 가까우면 캔틸레버 공진은 캔틸레버 동역학의 시간 응답을 제한합니다. 따라서 캔틸레버 굽힘은 더 이상 팁-표본 교호작용을 정확하게 나타내지 않으며 여기서 얻는 교호작용 곡선이 모호해집니다. 이로 인해 그림 3F와 같이 이미지 품질이 저하됩니다.
더 높은 PORT 주파수에서 손상된 상호 작용 곡선은 더 높은 주파수에서 감소된 작동 효율로 인해 발생할 수도 있으며(33), 이는 현재 상업용 고속 AFM 캔틸레버의 제한 요소 중 하나입니다. 이러한 감소는 결국 롤오프의 임계값 수준에 도달하며, 이 경우 적절한 이미징이 방해를 받습니다: 진동 진폭이 표면에서 분리되기에 불충분할 수 있으며 팁이 항상 접촉하여 샘플 구조를 손상시킵니다. 더 높은 PORT 속도에서 발생하는 진폭 감소에 대응하기 위해 레이저 출력의 증가를 조사했습니다. 우리는 이 효과를 더 잘 관찰하기 위해 더 높은 레이저 출력에 도달할 수 있는 PORT 헤드를 사용했습니다. 파워 미터로 측정한 여기 레이저의 레이저 출력은 DC 및 AC 구성 요소로 나뉘었습니다. 총 전력은 레이저 다이오드 제어 회로로 전송되는 피크-피크 전압(피크-피크 AC 입력) 및 DC 전압(DC 오프셋 입력)을 소프트웨어에서 조정하여 제어됩니다. 그림 4A 는 피크 대 피크 AC 입력의 증가로 인한 피크 대 피크 캔틸레버 발진 진폭을 보여줍니다. 예상대로 진동 진폭은 AC 입력 값과 상관관계가 높습니다. 이러한 피크 대 피크 진폭은 PORT 이미징에 일반적으로 사용되는 것보다 높다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 깨지기 쉬운 샘플을 이미징할 때 AC 진폭은 10-30nm 정도입니다. 그림 4B 는 증가된 DC 오프셋 입력을 위한 피크 투 피크 캔틸레버 발진 진폭을 보여줍니다. 피크 대 피크 발진 진폭은 DC 오프셋 전압 범위에서 상당히 일정하게 유지됩니다. 우리는 작은 변화가 검출의 비선형성에 기인합니다. 그림 4C 는 피크 대 피크 AC의 증가로 인한 AC 및 DC 레이저 전력 성분의 증가를 보여주며, 그림 4D 는 DC 입력 오프셋의 증가로 인한 AC 및 DC 레이저 전력 성분의 증가를 보여줍니다.
피크 대 피크 AC 입력 및 DC 오프셋 입력의 증가 효과는 총 전력 및 발진 진폭에 대한 각각의 영향을 결정하기 위해 별도로 테스트되었습니다. 레이저 출력이 증가하면 온도 상승으로 인해 샘플이 중단되는 반면, 진동 진폭이 증가하면 샘플에 가해지는 충격력이 증가합니다(5). 피크 대 피크 AC 입력만 증가시키면 그림 4C와 같이 총 레이저 출력 증가에 미치는 영향이 적고 그림 4A와 같이 캔틸레버 발진 진폭(결과적으로 충격력)이 주로 증가합니다. DC 오프셋 입력을 증가시키면 그림 4D와 같이 레이저 출력 증가에 더 큰 영향을 미치며, 이는 샘플을 가열하지만 그림 4B에서 볼 수 있듯이 편향 진폭에는 무시할 수 있는 영향을 미칩니다. 이미징 결과는 그림 4E,F에 나와 있습니다. 그림 4E는 가장 낮은 피크 투 피크 AC 입력(왼쪽 이미지, 파란색 원으로 표시)과 가장 높은 피크 대 피크 AC 입력(오른쪽 이미지, 빨간색 원)에 대한 DNA 3PS를 보여주며, 이로 인해 더 높은 힘으로 인해 샘플이 손상되는 것으로 추정됩니다. 그림 4F는 구조가 손상된 가장 낮은 DC 오프셋 입력(왼쪽 이미지, 파란색 원으로 표시)과 가장 높은 DC 오프셋 입력(오른쪽 이미지, 빨간색 원)에 대한 DNA 3PS를 보여줍니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66470/66470fig01.jpg"> 
그림 1: HS-AFM 설정. (A) 스캐너 및 AFM 베이스의 포트 헤드((i) 캔틸레버의 판독 레이저 초점을 조정하기 위한 손잡이, (ii) 캔틸레버의 판독 레이저 위치를 조정하기 위한 손잡이, (iii) 포토다이오드에서 레이저의 수평 위치를 조정하기 위한 손잡이, (iv) 포토다이오드에서 레이저의 수직 위치를 조정하기 위한 손잡이, 및 (v) 캔틸레버에서 광열 구동 레이저의 위치를 조정하기 위한 손잡이. (B) 샘플 스테이지가 있는 머리의 단면도에서 캔틸레버의 클로즈업, 여기서 (vi)는 캔틸레버를 고정하는 스프링 클립입니다. 액체 주입 채널은 빨간색으로 표시됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66470/66470fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66470/66470fig02.jpg"> 
그림 2: 서로 다른 라인 속도에서 100kHz PORT 속도에서 AC10으로 이미징한 DNA 3PS 샘플. (A) 100Hz(픽셀당 3.9 진동 주기), (B) 200Hz(픽셀당 1.95 진동 주기) 및 (C) 500Hz(픽셀당 0.78 진동 주기). 이미지는 350pN 이하의 설정점에서 촬영되었습니다. 눈금 막대 200nm. 편향 감도를 얻기 위한 힘 곡선은 이미징 후에 취해졌습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66470/66470fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66470/66470fig03v3.jpg"> 
그림 3: 캔틸레버 편향, 상호 작용 곡선 및 100KHz 및 500kHz PORT 속도에서의 이미지 품질. (A) 캔틸레버 편향(캔틸레버 자유 진동이 가까웠지만 표면에 닿지 않는 경우(파란색, 캔틸레버가 표면과 간헐적으로 접촉할 때 캔틸레버의 진동(빨간색), (B) 상호 작용 곡선 및 (C) 100kHz PORT 속도에 대한 각각의 이미지 품질. (D) 캔틸레버 편향(캔틸레버 자유 진동이 닫히지만 표면에 닿지 않는 경우 파란색, 캔틸레버가 표면에 간헐적으로 접촉할 때 캔틸레버의 진동(빨간색), (E) 상호 작용 곡선 및 (F) 500kHz PORT 속도에 대한 각각의 이미지 품질. 이미지는 100Hz의 회선 속도로 촬영되었습니다. 스케일 바 200nm. 편향 감도를 얻기 위한 힘 곡선은 이미징 후에 취해졌습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66470/66470fig03largev3.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66470/66470fig04.jpg"> 
그림 4: 피크-피크 AC 입력 전압의 영향DC 오프셋 입력 전압. (A) 피크-피크 AC 입력 전압 및 (B) DC 오프셋 입력 전압을 캔틸레버의 피크-피크 발진에 미치는 영향. AC 및 DC 레이저 출력에 대한 (C) 피크-피크 AC 입력 전압 및 (D) DC 오프셋 입력 전압 증가의 영향. 최소(파란색 원) 및 최대(빨간색 원)에서의 이미징 품질: (E) 피크 투 피크 AC 입력 전압 및 (F) DC 오프셋 입력 전압. 피크 투 피크 AC 입력 전압을 증가시킬 때 DC 오프셋 입력 전압은 600mV로 유지되었습니다. DC 오프셋 입력 전압을 증가시킬 때 피크 대 피크 AC 입력 전압은 200mV로 유지되었습니다. 고출력 구성에 대해 시료 무결성이 손상됩니다. PORT 속도는 100kHz로, 회선 속도는 100Hz로 유지되었습니다. 스케일 바 200nm. 편향 감도를 얻기 위한 힘 곡선은 이미징 후에 취해졌습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66470/66470fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

High-Speed Atomic Force Microscopy Imaging of DNA Three-point-Star Motif Self Assembly Using Photothermal Off-Resonance Tapping(광열 오프-레조넌스 태핑을 이용한 DNA 3점-별 모티프 자기 조립)

High-speed atomic force microscopy (HS-AFM) is a popular molecular imaging technique for visualizing single-molecule biological processes in real-time due ...

high-speed-atomic-force-microscopy-imaging-dna-three-point-star-motif

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

플라스미드 DNA, 세포질 단백질과 DNA - 단백질 단지의 시각화를위한 감청 모드 원자 힘 현미경 (AFM) 방법을 설명합니다. 방법은 다음과 같은 생화 학적 조작 AFM 이미징을위한 샘플을 준비 대체 방법을 제공합니다. 특정 단백질 상호 작용하는 지역을 포함하는 DNA는 거의 physiologic 버퍼 조건에서 관찰됩니다.

원자 힘 현미경을 사용하여 재조합 DNA와 단백질 단지의 시각화

이 비디오는 단일 분자 이미징을 사용하여 특정 유전자 자리에서 DNA 분자의 융합 단백질 응축물 어셈블리를 시각화하는 방법을 설명합니다. 이러한 응축물은 LCD-LCD 및 LCD-DBD 상호 작용으로 인해 형성되며, 이를 통해 RNA 중합효소 II를 동원하고 유전자 전사를 향상시킬 수 있습니다.

DNA 커튼에서 융합 단백질 응축물 어셈블리를 시각화하기 위한 단일 분자 이미징

이 비디오에서는 조립된 뉴클레오솜을 시각화하기 위한 정적 원자력 현미경을 시연합니다. 이 고해상도 이미징 기술을 통해 뉴클레오솜 구조를 연구할 수 있습니다.

조립된 뉴클레오솜을 시각화하고 특성화하기 위한 정적 원자력 현미경 검사

이 비디오에서는 뉴클레오솜 복합체의 역학을 연구하기 위한 고속 저속 원자력 현미경, AFM, 이미징 기술을 시연합니다. AFM 팁은 뉴클레오솜 표면을 스캔하면서 뉴클레오솜 높이의 변화를 감지하고 시간이 지남에 따라 DNA가 풀리는 것을 기록합니다.

뉴클레오솜 역학을 포착하기 위한 고속 타임랩스 원자력 현미경

여기에서 우리는이 광학적으로 포획 된 마이크로 스피어 사이 일시 중지 하나의 DNA 분자와 상호 작용하는 하나의 형광 표지 단백질 분자를 검출하기위한 장비 및 방법에 대해 설명합니다.

단백질-DNA 상호 작용의 연구에 대한 단일 분자 조작 및 이미지를 결합

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

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

여기, 우리는 프로토콜 nucleosome 정적 및 시간 경과 원자 힘 현미경 (AFM) 이미징 기술을 사용 하 여 단일 분자 수준에서 입자의 특성을 제시. 설명 된 표면 기능화 방법 구조의 캡처 및에 nucleosomes의 역학에 대 한 수는 nanoscale에 고해상도.

구조와 원자 힘 현미경 이미징 사용 하 여 Nucleosomes의 역학 조사

여기에서는 최대 1.2kHz의 속도로 힘에 민감한 생체 분자에 대한 나노기계적 측정을 수행하는 고속 자기 핀셋 설정에 대해 설명합니다. 우리는 모델 시스템으로 DNA 헤어핀과 SNARE 복합체에 대한 적용을 소개하지만 기계 생물학적 사건에 관여하는 다른 분자에도 적용 할 수 있습니다.

힘에 민감한 요소에 대한 나노 역학 측정을 위한 고속 자기 핀셋

이 기사에서는 단일 분자 상관력 및 형광 현미경을 위해 뉴클레오솜 함유 DNA 테더를 재구성하는 자세한 실험 절차를 제시합니다. 또한 염색질 상호 작용 단백질의 결합 거동을 시각화하고 뉴클레오솜의 물리적 특성 변화를 분석하기 위해 수행할 수 있는 여러 다운스트림 실험에 대해 설명합니다.

In Situ Nucleosome Assembly for Single-Molecule Correlative Force and Fluorescence Microscopy

이 프로토콜은 CMG helicase에 의한 DNA 풀림의 실시간 시각화를 위한 단일 분자 분석을 수행하는 방법을 보여줍니다. (1) DNA 기질 준비, (2) 형광 표지된 Drosophila melanogaster CMG helicase를 정제하는 방법, (3) 전반사 형광(TIRF) 현미경 검사를 위한 미세유체 플로우 셀을 준비하는 방법, (4) 단일 분자 DNA 풀기 분석에 대해 설명합니다.

CMG Helicase를 이용한 DNA 풀림의 단일 분자 실시간 시각화

학습하세요 광열 오프-레조넌스 태핑(PORT)을 이용한 고속 원자력 현미경 영상 기법으로 DNA 3점-별 모티프의 자기 조립 과정을 실시간 관찰하는 방법을. 이 기술은 기존 방식보다 최대 100배 빠른 데이터 획득이 가능합니다.

High-Speed Atomic Force Microscopy Imaging of DNA Three-point-Star Motif Self Assembly Using Photothermal Off-Resonance Tapping(광열 오프-레조넌스 태핑을 이용한 DNA 3점-별 모티프 자기 조립) (동영상) | JoVE Journal

High-Speed Atomic Force Microscopy Imaging of DNA Three-point-Star Motif Self Assembly Using Photothermal Off-Resonance Tapping(광열 오프-레조넌스 태핑을 이용한 DNA 3점-별 모티프 자기 조립)

더 많은 동영상 탐색