Name: Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Leer de zelfassemblage van complexe DNA-nanostructuren met enkelstrengs DNA-tiles. Dit protocol toont hoe onderzoekers programmeerbare nanostructuren maken met gel-elektroforese en atoomkrachtmicroscopie.

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

Dit werk werd gefinancierd door het Office of Naval Research Young Investigator Program Award N000141110914, Office of Naval Research Grant N000141010827, NSF LOOPBAAN Award CCF1054898, NIH directeur Nieuwe Innovator Award 1DP2OD007292 en een Wyss Instituut voor biologisch geïnspireerde Faculteit Startup Fund (tot PY) en Tsinghua-Peking Centrum voor Life Sciences Startup Fonds (BW).

1. DNA Sequence ontwerp <ol><li> Gebruik UNIQUIMER software 27 van een SST-eindige structuur te ontwerpen onder vermelding van het aantal dubbele helices, lengtes van boven- en onderkant helix voor elke dubbele helix, en de crossover patroon naar een 24U × 28T canvas te creëren. Na het definiëren van deze parameters, wordt de algemene architectuur (streng samenstelling en de complementariteit afspraak) grafisch geïllustreerd in het programma. </li><li> Genereer sequenties van de strengen van de gespecificeerde structuur van de complementariteit inrichting en aanvullende eisen (indien aanwezig) te voldoen. Ontwerp van DNA-sequenties door het minimaliseren van de sequentie symmetrie 28 (voor de meeste constructies). <ol><li> Genereer nucleotiden (A, C, G en T) willekeurig één voor één. </li><li> Match nucleotiden die complementair zijn aan die gegenereerd na de base-pairing regel: A naar T en vice versa; C naar G en vice versa. </li><li> Laat herhalen segmenten niet gebruiken na acht of negen nucleotiden. Wanneer dergelijke rephet eten van segmenten ontstaan ​​tijdens het ontwerp, muteren de meest recent gegenereerd nucleotiden tot de eis herhalen-segment is voldaan. </li><li> Gebruik geen vier opeenvolgende A, C, G of T bases. </li><li> Met vooraf bepaalde nucleotiden aan het enkelstrengs verbindingspunten (bijvoorbeeld T en G als de eenentwintigste en tweeëntwintigste nucleotiden, respectievelijk voor de meeste van de draden) te voorkomen schuiven bases over de hefarmen (bijv indien beide eenentwintigste en tweeëntwintigste nucleotiden werden T, was het voor de eenentwintigste nucleotide te binden aan het nucleotide dat de tweeëntwintigste nucleotide wordt verondersteld te binden). </li></ol></li><li> Wijzigen DNA-sequenties hand gedurende streptavidine labeling, de omzetting van rechthoeken in buizen, de vorming van verschillende rechthoeken en pijpen in verschillende schalen en aggregatie veroorzaakt door blootstelling domeinen SST voorkomen. <ol><li> Vervang de blootgestelde gebieden op de grens van de moleculaire doek met poly-T tracts. </li><li> Voor streptavidine labeling, het ontwerp van de hendel segmenten (de extra segment toegevoegd aan de component streng die kan binden aan een complementaire tegenhanger zoals een anti-handle streng) zodat zij kan een anti-handle streng met 3 &#39;biotine modificatie. </li><li> Voor de omzetting van een rechthoek in een buis, verwijdert de bovenste en onderste rijen van de rechthoek een land toevoegen waarvan SST specifieke complementair aan de overeenkomstige tegels op de tweede tot bovenste rij en de tweede rij naar beneden. </li><li> Voor een blootgestelde enkelstrengs domein van verschillende vormen, te vervangen door poly-T segmenten van 10-11 nucleotiden lengte, of dekken door randbeschermers die complementair zijn aan de blootgestelde domein en eindigen met een 10-11 nucleotide lange poly-T segmenten. </li></ol></li></ol> 2. Voorbereiding van de Molecular Canvas <ol><li> Verkrijgen van DNA-strengen onderdeel van bepaalde sequenties opgelost in RNase-vrij water uit een oligonucleotide fabrikant in V bodem platen met 96 putjes met oligonucleotiden gesynthetiseerd op een 10 nmol schaal met standaard ontzouting. Centrifugeer de 96 putjesplaten met de DNA-strengen voor ongeveer 10 seconden bij 600 x g. <ol><li> Pipetteer 1 pi van elk van de 362 putjes met DNA-strengen voor 24H x 28T rechthoek (figuur 3A) en 100 uM per streng (fabrikantspecificatie) in een 2 ml reageerbuis. Voeg 138 ul gedestilleerd gedeioniseerd H 2 O naar 2 ml reageerbuis tot een voorraadoplossing van de streng mengsel bij een concentratie van 200 nM per streng te maken. </li></ol></li><li> Voeg 50 ul van 200 nM voorraadoplossing van streng mengsel, 10 ui 10X annealing buffer A (50 mM Tris, pH 7,9, 10 mM EDTA, 250 mM MgCl2), en 40 pl gedestilleerd gedeioniseerd H 2 O een 0,2 ml PCR-buis. Dit maakt een 100 pi monster van de moleculaire doek in 1X annealing buffer A (5 mM Tris, pH 7,9, 1 mM EDTA, 25 mM MgCl2). </li><li> Gloeien de sample gedurende 17 uur in een thermische cycler koeling met 90 ° C tot 25 ° C. Programmeer de thermal cycler als volgt: uitloop van 90 ° C tot 61 ° C bij een constante snelheid van 5 ° C per min; uitloop van 60 ° C tot 25 ° C bij een constante snelheid van 20 ° C per min; en incuberen bij 4 ° C totdat het monster kan worden genomen van de thermische cycler. </li><li> Bereid een inheemse 2% agarosegel. <ol><li> Meet 2,4 g agarose in een bekerglas van 600 ml. Voeg 120 ml 0,5X TBE buffer (44,5 mM Tris-boraat, pH 8,3, 1 mM EDTA) en 30 ml gedestilleerd gedeioniseerd water aan de beker. </li><li> Magnetron 3 min (of 40-60 sec meer na het koken). Vullen de waterverlies tijdens verdamping door toevoeging van 30 ml water, dat helpt om de concentratie van agarose in de gel te handhaven op 2%. </li><li> Zwenk de inhoud van het bekerglas gedurende 1 minuut in een koud waterbad. Voeg 1 ml 1,2 M MgCl2 (een 10 mM MgCl2-concentratie in de gel te maken) en pre-vlekken op de gel with 6 pi SYBR Safe kleurstof (1: 20.000). </li><li> Giet de gel oplossing in een droge gel doos en plaats een 1,5 mm dik 12 goed gelelektroforese kam. Laat de oplossing stollen gedurende 15-30 minuten op een vlakke platform. </li><li> Giet gel running buffer (44,5 mM Tris-boraat, pH 8,3, 1 mM EDTA en 10 mM MgCl2) in de doos gel. Load 2-3 pl 1 kb DNA ladder in een putje van de agarose gel. Meng 4 ui 6X broomfenolblauw kleurstof (0,25% broomfenolblauw, 5 mM Tris, 1 mM EDTA, 10 mM MgCl2 en 30% glycerol) met 20 gl van het monster van de moleculaire doek en plaats de oplossing in een putje van de agarose gel. </li></ol></li><li> Voer de inheemse 2% agarose gedurende 2 uur bij 100 V in een ijswaterbad (broomfenolblauw, weergegeven in blauw, loopt sneller dan component strengen, zodat het kan dienen als een indicator dat als 2 uur looptijd is van toepassing). </li><li> Afbeelding de gel onder toepassing van een gel scanner met een geschikt filter voor de SYBR veilige vlek (Figuur 2B </strong&gt;). </li><li> Op een blauw licht transilluminator, accijnzen de dominante band met dezelfde mobiliteit om de band van 1500 basenparen van het 1 kb DNA-ladder met een scherp schone scheermesje. Plaats het gewenste gel stuk (s) in een spin kolom gaan plet de gel in kleine stukjes met een microbuis stamper. Centrifugeer bij 438 xg gedurende 3 min bij 4 ° C. </li><li> Meet de concentratie van het DNA onder toepassing van een UV spectrofotometer bij 260 nm. <ol><li> Gebruik 2 pl ultrapuur DNase / RNase-vrij gedestilleerd water als het leeg om de machine te kalibreren. </li><li> Gebruik een equivalent volume van het verzamelde monster uit de spin kolom een ​​schatting van de DNA-concentratie te krijgen. De gemeten concentratiewaarde (&quot;a&quot; = ng / ul), verkregen met een UV-absorptie van 260 nm zal helpen de verdunningsfactor van AFM en TEM beeldvorming. </li><li> Zet de gemeten concentratie van &quot;a&quot; (ng / pl) met &quot;b&quot; (nM) na b = a x 10 6 / (330 &amp;# 215; aantal nucleotiden). Opmerking: Het molecuulgewicht van een nucleotide is 330 g / mol. De berekende molaire concentratie waarde zal de verdunningsfactor voor de AFM en TEM beeldvorming te bepalen. Zoals in het geval van een 24H x 28T rechthoek, een gemeenschappelijke meting van het gezuiverde monster ongeveer 10-60 ng / ul. Naarmate het aantal nucleotiden van een dergelijke structuur is 14.616 Da, de molaire concentratie van ongeveer 2-12 nM. De uiteindelijke concentratie wordt bepaald door het ophalen opbrengst (~ 20-50%) van centrifugatie en het volume van de gel uitgesneden band uit (hoe hoger het volume, des te verdunnen gezuiverd monster). </li></ol></li></ol> 3. Atomic Force Microscopy Imaging <ol><li> Afpellen mica bevestigd aan een monster metalen schijf met plakband op een vlakke ondergrond te krijgen en leg het monster schijf op de imaging podium. </li><li> Voeg 40 ul 1X annealing buffer A gevolgd door 5 pl (2-5 nM) van het gezuiverde monster van het 24H x 28Trechthoek om de vers gesplitst mica ondergrond. Laat het mengsel te regelen voor ongeveer 2 min. </li><li> Installeer AFM siliciumnitride cantilever chip op een cantilever houder. Gebruik een C driehoekige tip (resonantiefrequentie, f 0 = 40-75 kHz; veerconstante, k = 0,24 Nm -1) voor de beeldvorming. </li><li> Afbeelding van een monster in de vloeistof tapping mode. Gebruik de volgende imaging parameters voor het scannen: scan grootte van 2 micrometer, 1024 lijnen voor de resolutie, en een scansnelheid van 0,5-1 Hz (figuur 2C). </li><li> Indien nodig, voeg 10 ul of meer van 10 mM NiCl2 oplossing voor de sterkte van het DNA-bindende mica 29 verhogen. </li></ol> 4. Monstervoorbereiding voor Streptavidine Labeling <ol><li> Handmatig ontwerp 24H x 28T rechthoek zodat handgreep strengen op specifieke locaties worden opgenomen complementair aan het anti-handle strengen met biotine modificatie, die op hun beurt kunnen binden aan streptavid tein het bijzonder. <ol><li> Wijzig de moleculaire doek door het aanbrengen van een 3 &#39;17 nucleotide segment dat bestaat uit een twee-nucleotidensequentie (TT) als een afstandhouder en een 15-nucleotide handgreep (GGAAGGGATGGAGGA) naar de 14 tegels op de bovenste rij dakpannen 14 op de bodem rij van de rechthoek (figuur 3A) de rand labelen. Deze sequentie is complementair aan een 3&#39;-biotine-gemodificeerde anti-handle streng (TCCTCCATCCCTTCC-biotine). </li></ol></li><li> Voor interne labeling, bevestig de 3 &#39;17 nucleotide segment tot 8 interne tegels en 6 grens tegels van de rechthoek (Figuur 4A). <ol><li> Meng de 28 strengen met handvatten (boundary labeling) met de rest van de component onderdelen van het 24H x 28T rechthoek (334 draden) om 200 nM voorraadoplossing te maken. Meng de 14 strengen met handvatten (interne labeling) met de rest van de component onderdelen van het 24H x 28T rechthoek (348 draden) om 200 nM voorraadoplossing te verkrijgen. </li></ol></li><li> Voor boundary labeling, voeg 50 ul van 200 nM voorraadoplossing van de strengen, 6 ul van 100 uM biotine gemodificeerde anti-handle strengen, 10 ui 10X de annealing buffer A, en 34 pl gedestilleerd gedeïoniseerd water om een ​​0,1-0,2 ml PCR reageerbuis. De uiteindelijke concentratie van de component streng 100 nM en de uiteindelijke concentratie van het anti-handle biotine gemodificeerde streng 6.000 nM. Merk op dat de 28 moleculen van het anti-biotine-gemodificeerde streng handgreep binden aan een 24H x 28T rechthoek, zodat de anti-handgreep biotine gemodificeerde streng dan 100% met de binding gunstige maken. </li><li> Bij interne labeling, voeg 50 ul van 200 nM voorraadoplossing van de strengen, 3 ul van de interne anti-handgreep biotine gemodificeerde streng van 100 uM, 10 ui 10X de annealing buffer A, 37 pl gedestilleerd gedeïoniseerd water om een ​​0,1 - 0,2 ml PCR reageerbuis. De uiteindelijke concentratie van de component streng 100 nM en de uiteindelijke concentratie van het anti-handle biotine wijzi<html> ed streng is 3000 nM. Merk op dat 14 moleculen van de anti-handle biotine-gemodificeerde streng binden aan een 24H x 28T rechthoek geplaatst anti-biotine-gemodificeerde handgreep streng dan 100% met de binding gunstige maken. </li><li> Hybridiseren beide monsters in een thermische cycler voor 17 uur met de stappen in 2.3 beschreven. </li><li> Bereid een natieve 2% agarosegel zoals beschreven in stap 2.4. </li><li> Zuiver beide monsters zoals beschreven in de stappen 2.5. </li><li> Meet de concentratie van de gewenste DNA structuren zoals beschreven in stap 2.6. </li></ol> 5. Atomic Force Microscopy Voor Streptavidine Labeling <ol><li> Afbeelding elk monster met behulp van een AFM, zoals beschreven in stap 3 (Figuren 3B en 4B). </li><li> Na de eerste ronde van beeldvorming, voeg 40 ul 1X annealing buffer A gevolgd door 1 ul streptavidine bij 10 mg / ml aan het monster. Laat het mengsel te regelen voor ongeveer 2 minuten voordat reimaging (Figuren 3C en 4C). </li></ol>_title &quot;&gt; 6. Het omzetten van een rechthoek in een buis <ol><li> Om een ​​buis op basis van rechthoekig ontwerp, houdt alle bestanddelen SST plaats behalve de bovenste en onderste rijen. Invoering van een nieuwe rij waarvan SST ontworpen door aaneenschakeling van de bovenste en onderste halve tegels hun respectievelijke kolommen oorspronkelijke rechthoek in een buis conformatie (figuur 5A) cycliseren. </li><li> Meng de nieuwe rij strengen (14 draden) met de component onderdelen van het 24H x 28T rechthoek zonder de bovenste en onderste rijen (336 draden) om 200 nM voorraadoplossing te verkrijgen. </li><li> Volg de gel zuivering stappen 2,2-2,7 (Figuur 5B). </li></ol> 7. Transmission Electron Microscope Imaging <ol><li> Weeg 0,06 g uranyl formate in 3 ml gedestilleerd water om een ​​2% waterige uranyl formate kleuroplossing bereiden. Filter de 2% waterige uranyl formate kleuroplossing met een 0,2 pm filter bevestigd aan een injectiespuit. <ol><li> Voeg 5 gl5 N NaOH tot 1 ml gefiltreerde kleuroplossing. Kort vortex de oplossing en centrifugeer bij 20.000 x g. </li></ol></li><li> Glimontlading de koolstof beklede roosters (gecoate zijde naar boven) met de volgende instellingen: 25 mA, 45 s, 0,1 mbar, en negatieve High Tension polariteit. </li><li> Gebruik zelfsluitende tang om een ​​gloed lozer behandeld rooster van de rand te grijpen. </li><li> Pipet 3,5 ul van het monster op de grid voor 4 min. Gebruik een stuk filtreerpapier lont uit het monster waardoor het filtreerpapier in contact met het rooster van de zijkant. </li><li> Voeg onmiddellijk 3,5 ul van de kleuroplossing op het rooster gedurende 1 min. </li><li> Lont uit de vlek zoals in 7.4 en houd de filter papier tegen de grid voor 1-2 min. </li><li> Breng de grid naar een TEM monster houder en beeld met behulp van een JEOL JEM-1400 werkt bij 80 kV met een vergroting van 10 K tot 80 K (figuur 5C). </li></ol> 8. De bouw van willekeurige vormen die molecular Canvas <ol><li> Identificeer vorm en selecteer de strengen die overeenkomen met de vorm van de moleculaire doek. Voor een driehoek vorm bijvoorbeeld, selecteert u 206 uit 362 onderdelen voor de moleculaire doek. </li><li> Vervang het blootgestelde gebied (dat wil zeggen, langs de schuine zijde) met een poly-T segment 10-11 nucleotiden lang (design 1 in figuur 6A), en voeg een randbeschermer die complementair is aan het blootgestelde gebied en eindigen met een 10 - 11 nucleotide lange poly-T segment (design 2 in figuur 6A) om aggregatie te voorkomen. OPMERKING: gewoon annealen SST die overeenkomen met de pixels van de driehoek (zonder protector draden) leidt tot aggregatie en geen duidelijke productband vorming op een gel. Gebruik de randbeschermer ontwerp voor verschillende vormen zoals het is efficiënter gebruik van hulpbronnen; het vereist slechts vier aanvullende sets strengen (figuur 6C) in vergelijking met 14 andere sets vervanging ontwerp (Figure 6B). </li><li> Maak een streng bibliotheek voor de 310-pixel moleculaire doek waarop de kernset (de 362 SST canvas), Set 1 * (randbeschermers die zich binden aan domein 1 van een SST), Set 2 * (randbeschermers die zich binden aan domein 2 omvat van een SST), Set 3 * (randbeschermers die zich binden aan domein 3 van een SST) en Set 4 * (randbeschermers die zich binden aan domein 4 van een SST) tot een totaal van 1344 hoekprofielen geven. </li><li> Centrifugeer de 96 well platen voor de verschillende reeksen van ongeveer 10 s. Pipet de gewenste onderdelen van de platen om een ​​voorraad oplossing voor een bepaalde vorm te maken. <ol><li> Voor de vorm van een driehoek met randbeschermers, pipet 1 pl van 206 strengen uit de kern set, 0 van set 1 *, 0 van set 2 *, 0 van set 3 * en 24 strengen van set 4 * in een 2 ml centrifuge buis. Voeg 20 ul gedestilleerd gedeioniseerd water aan de buis met een 400 nM voorraadoplossing van de DNA strengen te maken. </li></ol></li><li> Voeg 50 ul van 400 nM voorraadoplossing van DNA stra<html> NDS, 10 ui 10X de annealing buffer B (50 mM Tris, pH 7,9, 10 mM EDTA, 125 mM MgCl2) voorraadoplossing en 40 pl gedestilleerd gedeioniseerd H 2 O een 0,2 ml PCR buis. Dit maakt een 100 pi monster van de driehoek in 1X annealing buffer B (5 mM Tris, pH 7,9, 1 mM EDTA, 12,5 mM MgCl2) met draden met een concentratie van ongeveer 200 nM per streng. </li><li> Hybridiseren van het mengsel in een thermische cycler voor 17 uur zoals beschreven in stap 2.3. </li><li> Bereid een natieve 2% agarosegel zoals beschreven in stap 2.4. </li><li> Zuiver het monster zoals beschreven in stap 2.5. </li><li> Meet de concentratie van het DNA zoals beschreven in stap 2.6. </li><li> Afbeelding het monster onder AFM zoals beschreven in stap 3 (Figuur 7C en 7D). </li><li> Pick en mix strengen voor verschillende vormen met dezelfde streng bibliotheek. Gloeien de verschillende oplossingen en combineer gezuiverde monsters van verschillende vormen om tijd te besparen tijdens de AFM beeldvorming. </li></ol>jove_title &quot;&gt; 9 Optioneel:. Robot Automatisering van Shape Design en Liquid Mixing <ol><li> Een aangepaste MATLAB programma om het ontwerp van complexe vormen steun. </li><li> Met de software instructies te leveren in de vorm van een sequentie pipetteren een robot vloeistofmanipulator. Gebruik de robot vloeistof handler te selecteren en meng de strengen die het doel vorm te vormen. OPMERKING: Vorm ontwerp en streng mengen werd geautomatiseerd om menselijke fouten te verminderen en de bouw minder arbeidsintensief. </li></ol> 10. rechthoeken en Tubes Across verschillende schalen <ol><li> Construct verschillende grootte rechthoeken (figuur 10) door eenvoudig veranderen van het aantal parallelle helices (H) en het aantal spiraalvormige windingen (T). </li><li> Volg Stap 3 om een ​​bepaalde grootte rechthoek. </li><li> Voer stap 6 voor een specifiek groottebuis. </li></ol>

<ol><li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nucleic+acid+junctions+and+lattices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Theor.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nucleic acid junctions and lattices.</a> J. Theor. Biol. 99 (2), 237-247 (1982).</li>
<li>Fu, T. J., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+double-crossover+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">DNA double-crossover molecules.</a> Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).</li>
<li>Winfree, E., Liu, F., Wenzler, L. A., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+self-assembly+of+two-dimensional+DNA+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals.</a> Nature. 394 (6693), 539-544 (1998).</li>
<li>Yan, H., Park, S. H., Finkelstein, G., Reif, J. H., LaBean, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA-templated+self-assembly+of+protein+arrays+and+highly+conductive+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">DNA-templated self-assembly of protein arrays and highly conductive nanowires.</a> Science. 301 (5641), 1882-1884 (2003).</li>
<li>Rothemund, P. W. K., Papadakis, N., Winfree, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algorithmic+self-assembly+of+DNA+Sierpinski+triangles%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Algorithmic self-assembly of DNA Sierpinski triangles.</a> PLoS Biol. 2 (12), e424(2004).</li>
<li>Shih, W., Quispe, J., Joyce, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+1.7-kilobase+single-stranded+DNA+that+folds+into+a+nanoscale+octahedron%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron.</a> Nature. 427 (6975), 618-621 (2004).</li>
<li>Chworos, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Building+programmable+jigsaw+puzzles+with+RNA%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Building programmable jigsaw puzzles with RNA.</a> Science. 306 (5704), 2068-2072 (2004).</li>
<li>Park, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite-size%2C+fully-addressable+DNA+tile+lattices+formed+by+hierarchical+assembly+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Finite-size, fully-addressable DNA tile lattices formed by hierarchical assembly procedures.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45 (5), 735-739 (2006).</li>
<li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).</li>
<li>Schulman, R., Winfree, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+crystals+with+a+programmable+kinetic+barrier+to+nucleation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Synthesis of crystals with a programmable kinetic barrier to nucleation.</a> Proc. Natl Acad. Sci. USA. 104 (39), 15236-15241 (2007).</li>
<li>He, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+self-assembly+of+DNA+into+symmetric+supramolecular+polyhedra%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra.</a> Nature. 452 (7184), 198-201 (2008).</li>
<li>Yin, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+DNA+tube+circumferences%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Programming DNA tube circumferences.</a> Science. 321 (5890), 824-826 (2008).</li>
<li>Sharma, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+self-assembly+of+DNA+tubules+through+integration+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Control of self-assembly of DNA tubules through integration of gold nanoparticles.</a> Science. 323 (5910), 112-116 (2009).</li>
<li>Douglas, S. M., Dietz, H., Liedl, T., Högberg, B., Graf, F., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+DNA+into+nanoscale+three-dimensional+shapes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes.</a> Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).</li>
<li>Andersen, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+a+nanoscale+DNA+box+with+a+controllable+lid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid.</a> Nature. 459 (7243), 73-76 (2009).</li>
<li>Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+into+twisted+and+curved+nanoscale+shapes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes.</a> Science. 325 (5941), 725-730 (2009).</li>
<li>Zheng, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+molecular+to+macroscopic+via+the+rational+design+of+self-assembled+3D%5BTitle%5D)+AND+%22DNA+crystal.+Nature%22%5BJournal%5D)">From molecular to macroscopic via the rational design of self-assembled 3D.</a> DNA crystal. Nature. 461 (7260), 74-77 (2009).</li>
<li>Han, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+origami+with+complex+curvatures+in+three-dimensional+space%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">DNA origami with complex curvatures in three-dimensional space.</a> Science. 332 (6024), 342-346 (2011).</li>
<li>Liu, W., Zhong, H., Wang, R., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystalline+two-dimensional+DNA+origami+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Crystalline two-dimensional DNA origami arrays.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (1), 264-267 (2011).</li>
<li>Zhao, Z., Liu, Y., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organizing+DNA+origami+tiles+into+larger+structures+using+preformed+scaffold+frames%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Organizing DNA origami tiles into larger structures using preformed scaffold frames.</a> Nano Lett. 11 (7), 2997-3002 (2011).</li>
<li>Woo, S., Rothemund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+molecular+recognition+based+on+the+geometry+of+DNA+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">Programmable molecular recognition based on the geometry of DNA nanostructures.</a> Nat. Chem. 3 (8), 620-627 (2011).</li>
<li>Delebecque, C. J., Lindner, A. B., Silver, P. A., Aldaye, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+of+intracellular+reactions+with+rationally+designed+RNA+assemblies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Organization of intracellular reactions with rationally designed RNA assemblies.</a> Science. 333 (6041), 470-474 (2011).</li>
<li>Lin, C., Liu, Y., Rinker, S., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+tile+based+self-assembly%3A+building+complex+nanoarchitectures%5BTitle%5D)+AND+%22ChemPhysChem%22%5BJournal%5D)">DNA tile based self-assembly: building complex nanoarchitectures.</a> ChemPhysChem. 7 (8), 1641-1647 (2006).</li>
<li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+based+on+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biochem%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials based on DNA.</a> Annu. Rev. Biochem. 79 (1), 65-87 (2010).</li>
<li>Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+origami%3A+a+quantum+leap+for+self-assembly+of+complex+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">DNA origami: a quantum leap for self-assembly of complex structures.</a> Chem. Soc. Rev. 40 (12), 5636-5646 (2011).</li>
<li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+Shapes+self-assembled+from+single+stranded+DNA+tiles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Complex Shapes self-assembled from single stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</li>
<li>Wei, B., Wang, Z., Mi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniquimer%3A+software+of+de+novo+DNA+sequence+generation+for+DNA+self-assembly%3A+an+introduction+and+the+related+applications+in+DNA+self-assembly%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comput.+Theor.+Nanosci%22%5BJournal%5D)">Uniquimer: software of de novo DNA sequence generation for DNA self-assembly: an introduction and the related applications in DNA self-assembly.</a> J. Comput. Theor. Nanosci. 4 (1), 133-141 (2007).</li>
<li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((De+novo+design+of+sequences+for+nucleic+acid+structural+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomol.+Struct.+Dyn%22%5BJournal%5D)">De novo design of sequences for nucleic acid structural engineering.</a> J. Biomol. Struct. Dyn. 8 (3), 573-581 (1990).</li>
<li>Hansma, H. G., Laney, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+binding+to+mica+correlates+with+cationic+radius%3A+assay+by+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">DNA binding to mica correlates with cationic radius: assay by atomic force microscopy.</a> Biophys. J. 70 (4), 1933-1939 (1996).</li>
<li>Seelig, G., Soloveichik, D., Zhang, D. Y., Winfree, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzyme-free+nucleic+acid+logic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Enzyme-free nucleic acid logic circuits.</a> Science. 314 (5805), 1585-1588 (2006).</li>
<li>Yin, P., Choi, H. M. T., Calvert, C. R., Pierce, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+biomolecular+self-assembly+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Programming biomolecular self-assembly pathways.</a> Nature. 451 (7176), 318-322 (2008).</li>
</ol>

De auteurs verklaren concurrerende financiële belangen.

In de structuurvorming stap is het belangrijk om de juiste concentratie van magnesium kationen houden (bijv., 15 mM) in de DNA-streng mengsel zelfassemblage DNA nanostructuren. Ook in het agarose gel karakterisatie / zuiveringsstap is het belangrijk een geschikte magnesium kation concentratie te houden (bijv., 10 mM) in de gel en de gel loopbuffer om het DNA nanostructuren tijdens elektroforese behouden. Voor 24H x 28T rechthoek structuur, testten we gloeien in verschillende concentraties Mg ++</s...

Vorige nucleïnezuur zelf-assemblage 1-25 heeft geresulteerd in de bouw van een verscheidenheid aan complexe structuren, met inbegrip van DNA 2 - 5,8,10 - 13,17,23 of RNA 7,22 periodieke 3,4,7, 22 en algoritmische 5 tweedimensionale roosters, linten 10,12 en buizen 4,12,13, 3D kristallen 17, veelvlakken 11 en eindige, 2D-vormen 7,8. Een bijzonder effectieve methode is de steigers DNA-origami, waarbij een enkele steiger streng wordt gevouwen door vele korte extra nietje strengen om een complexe vorm 9,14 vormen - 16,18 - 21,25. We hebben onlangs melding van een methode voor het construeren van discrete nanostructuren met voorgeschreven 2D-vormen met behulp van enkelstrengs tegels (SST), en toonde structuren met complexiteit vergelijkbaar met DNA-origami 26. Dit article is een aanpassing van onze eerdere werk 26 en beschrijft gedetailleerd protocollen voor het regelen van individueel adresseerbare SST in geavanceerde eindige 2D vormen met precies voorgeschreven afmetingen (breedte en lengte) en morfologie. Een belangrijk voordeel van de SST-methode is de modulariteit. Elk onderdeel SST van een structuur dient als een modulaire constructie-eenheid in de gemeente, en de verschillende subgroepen van deze SST produceren verschillende vormen. Zo hebben we een algemeen platform om nanostructuren met voorgeschreven maten en vormen van korte, synthetische DNA-strengen te bouwen. SST bevatten vier domeinen, elk 10 of 11 nucleotiden lang (Figuur 1A). De SST binden zodanig dat hun parallelle spiralen creëren van een DNA-rooster bij elkaar gehouden door crossover verbanden. Elk crossover fosfaat tussen domeinen 2 en 3. De fosfaat kunstmatig gestrekt in de diagrammen voor visuele helderheid. De viaducten zijn verdeeld twee spiraalvormige bochten (21 basen) uit elkaar (&lt;strong&gt; Figuur 1B). De samengestelde rechthoeken worden door de afmetingen van het aantal helices en schroeflijnvormige windingen bedoeld. Bijvoorbeeld, een rechthoek die zes helices breed en acht spiraalvormige blijkt lang wordt genoemd een 6H x 8T rechthoek. SST kan worden weggelaten, toegevoegd of anderszins herschikt om structuren van willekeurige vormen en maten (figuur 1C) te creëren. Zo kan een rechthoekig ontwerp in een buis worden gerold met een gewenste lengte en radius (figuur 1D). Alternatief kan de rechthoekige SST rooster worden beschouwd als een moleculaire canvas uit SST pixels, elk 3 nm van 7 nm. In dit onderzoek gebruiken we een moleculaire doek van 310 full-length interne SST, 24 full-length SSTs waaruit de linker en rechter grenzen en 28 halflange SSTs die de bovenste en onderste grenzen. Het doek heeft 24 dubbele helices verbonden door viaducten en elke helix bevat 28 spiraalvormige bochten (294 basen) en wordt daarom aangeduid alseen 24U × 28T rechthoekige canvas. De 24H x 28T canvas een molecuulgewicht vergelijkbaar met die van een DNA origami structuur samengesteld uit een M13-faag scaffold.

<table><tbody><tr><td>DNA Strands&nbsp;</td><td>Geïntegreerde DNA-technologie</td><td></td><td>Sectie 3.1</td></tr><tr><td>SYBR Safe DNA gel stain</td><td>Invitrogen</td><td>S33102</td><td>Sectie 3.4.2</td></tr><tr><td>Freeze'N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns</td><td>BIO-RAD</td><td>731-6166</td><td>Sectie 3.6</td></tr><tr><td>Bruker's Sharp Nitride Lever Probes</td><td>Bruker AFM Probes</td><td>SNL10</td><td>Sectie 4.3</td></tr><tr><td>Safe Imager 2.0 Blue Light Transilluminator</td><td>Invitrogen</td><td>G6600</td><td>Sectie 3.6</td></tr><tr><td>Centrifuge 5430R</td><td>Eppendorf</td><td>5428 000.414</td><td>Sectie 3.6</td></tr><tr><td>Transmission Electron Microscope&nbsp;</td><td>Jeol</td><td>Jem 1400</td><td>Sectie 7.4</td></tr><tr><td>Multimode 8</td><td>Veeco</td><td></td><td>Sectie 4</td></tr><tr><td>Typhoon FLA 9000 Laser Scanner</td><td>GE Heathcare Life Sciences</td><td>28-9558-08</td><td>Sectie 3.5</td></tr><tr><td>Ultrapure Gedistilleerd water</td><td>Invitrogen</td><td>10977-023</td><td>Sectie 3.7.1</td></tr><tr><td>Mica schijf</td><td>SPI Supplies</td><td>12001-26-2</td><td>Sectie 4.1</td></tr><tr><td>Stalen montageschijf</td><td>Ted Pella, Inc.</td><td>16218</td><td>Sectie 4.1</td></tr><tr><td>koolstof gecoat koper raster voor TEM</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>FCF400-Cu</td><td>Sectie 7.2</td></tr><tr><td>pincet</td><td>Dumont</td><td>0203-N5AC-PO</td><td>Sectie 7.31</td></tr><tr><td>glow discharge systeem</td><td>Quorum Technologies</td><td>K100X</td><td>Sectie 7.2</td></tr><tr><td>DNA Engine Tetrad 2 Peltier Thermal Cycler</td><td>BIO-RAD</td><td>PTC&ndash;0240G</td><td>Sectie 3.3</td></tr><tr><td>Owl Easycast B2 Mini Gel Electrophoresis Systems</td><td>ThermoScientific</td><td>B2</td><td>Sectie 3.4.3</td></tr><tr><td>Seekam LE Agarose 500G</td><td>Lonza</td><td>50004</td><td>Sectie 3.4.1</td></tr><tr><td>GeneRuler 1kb Plus DNA Ladder, Ready-To-Use 75-20000bp</td><td>ThermoScientific</td><td>SM1333</td><td>Sectie 3.4.4</td></tr><tr><td>Nanodrop 2000c UV-vis Spectrophotometer</td><td>ThermoScientific</td><td></td><td>Sectie 3.7</td></tr><tr><td>0.2 um filter</td><td>Corning Inc.</td><td>431219</td><td>Sectie 7.1.2</td></tr></tbody></table>

zelf-assemblage van complex tweedimensionaal vormen van enkelstrengs dna tiles

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Huidige methoden in DNA-nanoarchitectuur hebben met succes een verscheidenheid aan 2D- en 3D-structuren geproduceerd met behulp van principes van zelfassemblage. In dit artikel beschrijven we gedetailleerde protocollen over hoe geavanceerde 2D-vormen kunnen worden gemaakt door de zelfassemblage van uniek aanspreekbare enkelstrengs DNA-tegels die fungeren als moleculaire pixels op een moleculair canvas. Elke enkelstrengs tegel (SST) is een DNA-streng van 42 nucleotiden, samengesteld uit vier geconcateneerde modulaire domeinen die zich binden aan vier buren tijdens zelfassemblage. Het moleculaire canvas is een rechthoekige structuur die zelf is samengesteld uit SST's. Een voorgeschreven complexe 2D-vorm wordt gevormd door de samenstellende moleculaire pixels (SST's) te selecteren van een moleculair canvas van 310 pixels en vervolgens de bijbehorende strengen te onderwerpen aan een-pot annealing. Vanwege de modulaire aard van de SST-aanpak demonstreren we de schaalbaarheid, veelzijdigheid en robuustheid van deze methode. In vergelijking met alternatieve methoden, maakt de SST-methode een bredere selectie van informatiepolymeren en sequenties mogelijk door het gebruik van de novo ontworpen en gesynthetiseerde korte DNA-strengen.

De zelf-assemblage van SST (figuur 1) een 24H x 28T rechthoek verkregen, zie figuur 2. DNA-sequenties voor de verschillende SST kan worden aangepast / geoptimaliseerd streptavidine labeling mogelijk (figuur 3 en 4), de transformatie van een rechthoek in een buis (figuur 5), de programmeerbare zelfassemblage van SSTs buizen en rechthoeken van verschillende afmetingen (figuur 10) te vormen en de constructie van 2D willeke...

DNA-tegeling is een effectieve benadering om programmeerbare nanostructuren te maken. We beschrijven de protocollen om complexe tweedimensionale vormen te construeren door de zelfassemblage van enkelstrengse DNA-tegels.

Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

Het algemene doel van het volgende experiment is het vormen van complexe DNA-nanostructuren met enkelstrengse tegels. Dit wordt bereikt door zorgvuldig ontworpen synthetische DNA-strengen in de gewenste bufferoplossing te mengen om in een tweede stap de beoogde DNA-nanostructuur te vormen. Het monster wordt vervolgens verhit, waarna de zelfassemblage van de structuur plaatsvindt.Vervolgens worden native agarose-gelelektroforese en beeldvorming met een atoomkrachtmicroscoop uitgevoerd om de succesvolle vorming van de nanostructuren te verifiëren. De resultaten tonen DNA-nanostructuren die zijn zelfgeassembleerd, gebaseerd op native agarose-gelelektroforese en beeldvorming met een atoomkrachtmicroscoop. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben, omdat de monstervoorbereiding van een dergelijke zelfassemblage ingewikkeld lijkt te zijn. Verkrijg vóór het starten van deze procedure DNA-componentstrengen van specifieke sequenties, opgelost in RNAse-vrij water van een oligonucleotidefabrikant in Vbo-platen met 96 wells; pipetteer 1 µL uit elk van de 362 wells voor de 24 helices bij 28 windingen.Voeg 100 micromolar per streng toe aan een reageerbuis van twee milliliter. Voeg vervolgens 138 microliters gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan de reageerbuis om een voorraadoplossing te maken met een concentratie van 200 nanomolar per streng.Voeg 50 µL van de 200 nM stockoplossing, 10 µL van 10 x annealingbuffer A en 40 µL gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan een 0,2 mL PCR-buis. Anneal het monster vervolgens gedurende 17 uur in een thermocycler, waarbij de temperatuur wordt afgekoeld van 90 naar 25 °C.Nadat een native 2% agarosegel is voorbereid en vooraf is gekleurd met SYBR safe, wordt deze gedurende twee uur bij 100 volt gerund in een ijswaterbad. Maak na afloop een afbeelding van de gel met een gelscanner, gebruikmakend van een passend filter voor de SYBR safe-kleuring op een blauwe licht-transilluminator. Snijd de dominante band met een vergelijkbare mobiliteit als de band van 1.500 baseparen van de one Kilobase DNA-ladder uit met een scherp, schoon scheermesje. Plaats de gewenste gelstukjes in een spincolumn en verbrijzel de gel vervolgens tot fijne stukjes met een microtubepestel; centrifugeer daarna bij 438 G gedurende drie minuten bij vier graden Celsius.Na centrifugatie wordt de DNA-concentratie gemeten met een ultraviolette spectrofotometer bij 260 nanometer. Pel op dit punt de MICA af van een metalen monsterdisc met behulp van plakband om een vlak oppervlak te verkrijgen en plaats de monsterdisc op de beeldtafel van de microscoop.Voeg 40 µL van 1x knelling buffer A toe, gevolgd door 5 µL van het gezuiverde monster van de 24 HELOCs bij 28 turns rectangle, aan het vers gecleavde mica-oppervlak. Laat het mengsel ongeveer twee minuten bezinken. Plaats een AFM siliciumnitride cantilever-chip in een cantileverhouder en beeld het monster in de fluid tapping-modus af met een scanmaat van 2 µm en 1024 lijnen voor de resolutie.En een scansnelheid van 0,5 tot 1 Hz voor interne labeling, bevestigd aan een 3'-segment van 17 nucleotiden aan acht interne tegels en zes begrenzingstegels van de rechthoek. Meng de 28 strengen met handles met de overige componentstrengen van de 24 HELOCs 28-turns rechthoek om een stockoplossing van 200 nM te maken voor begrenzingslabeling. Meng de 14 strengen met handles met de overige componentstrengen van de 24 HELOCs 28-turns rechthoek om een stockoplossing van 200 nM te verkrijgen voor interne labeling.Voeg voor de markering van de begrenzing 50 µL van de 200 nM voorraadoplossing, 60 µL van de 100 µM biotine-gemodificeerde anti-handle-strengen, 10 µL van 10 x annealingsbuffer A en 34 µL gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan een PCR-reageerbuis.Voeg voor interne labeling 50 µL van de 200 nM stockoplossing, 3 µL van de intern anti-handle biotine-gemodificeerde streng in een concentratie van 100 µM, 10 µL van 10 x annealingbuffer A en 37 µL gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan een PCR-reageerbuis.Weeg vervolgens 0,06 gram urineformiaat af in drie milliliter gedestilleerd water. Om een 2% waterige urineformiaat-kleuringsoplossing te bereiden, wordt de kleuringsoplossing gefilterd met een 0,2 microliter filter dat aan de spuit is bevestigd. Voeg vijf microliter 5 N natriumhydroxide toe aan één milliliter van de gefilterde kleuringsoplossing.Centrifugeer de oplossing na kort vortexen bij 20 000 G. Ontlaad de met koolstof gecoate grids met de gecoate zijde naar boven met behulp van de volgende instellingen. Pipetteer, zodra dit is voltooid, 3,5 µl monster op het met glow discharge behandelde grid. Gebruik na vier minuten een stukje filterpapier om het monster weg te zuigen door het filterpapier zijdelings in contact te brengen met het grid.Voeg direct daarna 3,5 µL van de kleuringsoplossing toe aan het raster. Trek de kleuring na één minuut weg en houd het filterpapier één tot twee minuten tegen het raster aan. Plaats het raster in een TEM-objecthouder.Een afbeelding gemaakt met een A-J-E-O-L GM 1400, bedreven bij 80 kilovolt met een vergroting variërend van 10 K tot 80 K. Zodra de vorm is geïdentificeerd, selecteert u de strengen op het moleculaire canvas die overeenkomen met de vorm. Vervang het blootgestelde domein door een poly T-segment van 10 tot 11 nucleotiden lang, of voeg een randbeschermer toe die complementair is aan het blootgestelde domein en beëindig deze met een poly T-segment van 10 tot 11 nucleotiden lang. Om aggregatie te voorkomen, maakt u een strengenbibliotheek voor het moleculaire canvas van 310 pixels, inclusief het korset.Stel set één ster, set twee ster, set drie ster en set vier ster samen om een totaal van 1.344 randbeschermers te verkrijgen. Na het centrifugeren van de 96-wellplaten voor de verschillende sets, pipetteer één µL van 206 strengen uit de kernset, nul uit set één ster, nul uit set twee ster, nul uit set drie ster en 24 strengen uit set vier ster in een centrifugebuis van 2 mL. Voeg 20 µL gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan de buis om een voorraadoplossing van 400 nM van de DNA-strengen te maken.Voeg vervolgens 50 µL van de 400 nM voorraadoplossing, 10 µL van 10 x annealing buffer B en 40 µL gedestilleerd gedeïoniseerd water toe aan een 0,2 mL PCR-buis en laat het mengsel 17 uur in de thermocycler reageren zoals eerder beschreven. Na het zuiveren van het monster en het meten van de DNA-concentratie, wordt het monster op dezelfde wijze als voorheen afgebeeld met een FM om ten slotte rechthoeken van verschillende grootte te construeren door simpelweg het aantal parallelle helices en het aantal helixwindingen te variëren.De zelfassemblage van enkelstrengs tegels resulteert in een rechthoek van 24 HELOCs bij 28 windingen; de DNA-sequenties voor de verschillende enkelstrengs tegels kunnen worden aangepast en geoptimaliseerd om strep-divisie en labeling mogelijk te maken, waardoor een rechthoek kan worden getransformeerd in een buis. De programmeerbare zelfassemblage van enkelstrengs tegels om buizen en rechthoeken van variërende afmetingen te vormen, en de constructie van willekeurige tweedimensionale vormen met behulp van het molecular canvas-domeinsubstitutieontwerp en het edge-protector-ontwerp, werden getest als oplossingen voor aggregatie langs blootgestelde domeinen van willekeurige vormen. Beide ontwerpen vertonen een vergelijkbare gelopbrengst en structurele integriteit, maar het edge-protector-ontwerp is kosteneffectiever omdat er minder hulpstoffen nodig zijn.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe complexe DNA-nanostructuren kunnen worden gemaakt op basis van enkelstrengs tiles.

self-assembly-complex-two-dimensional-shapes-from-single-stranded-dna

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

We beschrijven experimentele details van de synthese van patronen en herconfigureerbare deeltjes van tweedimensionale (2D) precursors. Deze methodologie kan worden gebruikt om deeltjes te maken in een verscheidenheid van vormen zoals veelvlakken en grijpinrichtingen bij lengteschalen variërend van micro tot centimeter schaal.

Origami Inspired Zelf-assemblage van Patterned en Herconfigureerbare Deeltjes

DNA-origami is een krachtige methode voor het vervaardigen van nauwkeurige nanoschaal objecten door de zelf-assemblage van DNA-moleculen programmeren. Hier beschrijven we hoe origami DNA kan worden gebruikt om een ​​robot robot kan voelen biologische signalen en reageren door vormverandering vervolgens doorgegeven aan een gewenst effect te ontwerpen.

Het ontwerpen van een Bio-responsieve Robot van DNA Origami

DNA origami is een krachtige methode voor het fabriceren van nauwkeurige objecten op nanoschaal door het zelfsamenstellen van DNA-moleculen te programmeren. Hier beschrijven we een protocol voor het vouwen van een bio-responsieve robot uit DNA origami, de zuivering en negatieve kleuring voor transmissie-elektronenmicroscopische beeldvorming (TEM).

Vouwen en Karakterisatie van een Bio-responsieve Robot van DNA Origami

Hier, wordt een geautomatiseerde workflow voor het uitvoeren van modulaire DNA "apparaat" vergadering met behulp van een modulaire klonen DNA vergadering methode op vloeistof aangestuurde robots gepresenteerd. Het protocol maakt gebruik van een intuïtieve softwaretool voor het genereren van vloeibare handler selectielijsten voor combinatorische DNA apparaat bibliotheek generatie, waaruit we met behulp van twee vloeibare behandeling platforms.

Geautomatiseerde robot Liquid Handling samenstel van modulaire DNA voorzieningen

We beschrijven het gedetailleerd protocol voor ontwerp, simulatie, NAT-lab experimenten en analyse voor een herconfigureerbare DNA accordeon rek van 6 bij 6 mazen.

Ontwerp en de synthese van een accordeon herconfigureerbare DNA-Rack

Dit artikel presenteert een gedetailleerd protocol voor T4 afbinding en denatureren pagina zuivering van kleine cirkelvormige DNA moleculen, gloeien en inheemse pagina analyse van circulaire tegels-, montage- en AFM beeldvorming van 1D en 2D DNA nanostructuren, evenals agarose gel elektroforese en centrifugeren zuivering van eindige DNA nanostructuren.

Stabiele DNA motieven, 1D en 2D nanostructuren opgebouwd uit kleine cirkelvormige DNA-moleculen

Hier beschrijven we een protocol om discrete en nauwkeurige anorganische nanostructuren op substraten te maken met behulp van DNA-origami vormen als leidende templates. De methode wordt aangetoond door het creëren van plasmonic gouden bowtie-vormige antennes op een transparante ondergrond (Sapphire).

DNA origami-gemedieerde substraat nano-Atterning van anorganische structuren voor sensing toepassingen

Een protocol wordt gepresenteerd voor de synthese van informatie-gecodeerde peptoid oligomeren en voor de sequentie-gerichte zelfassemblage van deze peptoids in moleculaire ladders met behulp van amines en aldehyden als dynamische covalente reactant paren en Lewis zure zeldzame aarde metalen triflates als multi-role reagentia.

Synthese van informatiedragende Peptoids en hun reeks-geleide Dynamische Covalent Zelfassemblage

Dit artikel bevat protocollen voor het ontwerp en de zelfassemblage van nanostructuren van gamma-gemodificeerde peptide nucleïnezuur oligomeren in organische oplosmiddelmengsels.

Zelfassemblage van gamma-gemodificeerde peptide nucleïnezuren in complexe nanostructuren in organische oplosmiddelmengsels

Hier presenteren we een protocol voor micropatrintercellen met eencellige resolutie met behulp van DNA-geprogrammeerde adhesie. Dit protocol maakt gebruik van een benchtop fotolithografieplatform om patronen van DNA-oligonucleotiden op een glasplaat te creëren en vervolgens celmembranen te labelen met in de handel verkrijgbare complementaire oligonucleotiden. Hybridisatie van de oligo's resulteert in geprogrammeerde celadhesie.

Eenvoudige, betaalbare en modulaire patronen van cellen met behulp van DNA

De op DNAzyme gebaseerde nanomachines kunnen worden gebruikt voor zeer selectieve en gevoelige detectie van nucleïnezuren. Dit artikel beschrijft een gedetailleerd protocol voor het ontwerp van op DNA gebaseerde nanomachines met een 10-23-kern met behulp van gratis software en hun toepassing bij de detectie van een Epstein-Barr-virusfragment als voorbeeld.

DNAzyme 10-23 - Op basis van nanomachines voor nucleïnezuurherkenning

Leer de zelfassemblage van complexe DNA-nanostructuren met enkelstrengs DNA-tiles. Dit protocol toont hoe onderzoekers programmeerbare nanostructuren maken met gel-elektroforese en atoomkrachtmicroscopie.

Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles

Meer video's verkennen