Методическая статья

Нанотрубках ДНК как универсальный инструмент для изучения полугибких полимеров

6.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/56056

⸱

25 октября 2017 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology, 2Institute of Experimental Physics I, Universität Leipzig

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

Полугибких полимеров отображения уникальные механические свойства, которые широко применяются в живущих систем. Однако систематические исследования биополимеров ограничены, поскольку такие свойства, как жесткость полимера недоступны. Эта рукопись описывает, как обойти это ограничение, программируемые ДНК нанотрубок, позволяя экспериментальные исследования о влиянии накаливания жесткости.

Аннотация

Механические свойства сложных, на полимерной основе мягкой материи, например клетки или биополимеров сетей, может пониматься в ни классической рамке гибких полимеров, ни жестких стержней. Основные нити остаются вытянутой вследствие их жесткость не исчезающие позвоночника, который количественно через сохранение длины (lp), но они также subject to сильные зыбкост тепловой. Их конечный изгиб жесткость приводит к уникальным, нетривиальные коллективных механики сыпучих сетей, позволяя формирования стабильных подмостей на низкой громкости фракций обеспечивая большие сетки размерами. Этот основополагающий принцип широко распространены в природе (например, в клетки или ткани), минимизации высокой молекулярной содержание и способствуя диффузионных или активного транспорта. Благодаря их биологические последствия и потенциальные технологические приложения в биосовместимые гидрогели полугибких полимеров претерпели значительные исследования. Однако понятной расследований остается сложной, поскольку они полагались на природные полимеры, такие как филаментов актина, которые не являются свободно перестраиваемый. Несмотря на эти ограничения и отсутствием синтетических, механически перестраиваемый и полугибких полимеров филаментов актина были созданы в качестве общей модели системы. Основным ограничением является, что Центральный количество lp не могут быть настроены свободно изучить ее влияние на макроскопических массовых структур. Это ограничение была решена путем применения структурно программируемых нанотрубках ДНК, включение контролируемые изменения жесткости накаливания. Они формируются через плитки основе конструкции, где дискретный набор частично дополнительные пряди гибридизировать в кольцевую структуру с дискретной окружности. Эти кольца имеют липкие концы, позволяя эффективные полимеризации в нити несколько мкм в длину и отображать аналогичные кинетика полимеризации как природные биополимеры. Из-за их программируемых механики эти трубы являются универсальным, Роман инструменты для изучения влияния lp на сингл молекулы, а также основная шкала. В отличие от филаментов актина они остаются стабильными в течение недель, без заметных дегенерации, и их обработка сравнительно проста.

Введение

Из-за сложного поведения, благодаря их уникальным механических свойств полугибких Полимеры являются базовыми стандартными блоками живой материи. В отличие от гибких полимеров полугибких полимеров принять вытянутой конфигурации из-за их не исчезает скованность позвоночника оставаясь при условии сильные термические флуктуации1. Таким образом чисто стохастических моделей не может применяться к их поведение, как и в случае с крайностями полностью гибкие или жесткие полимеров. Для количественной оценки этой жесткости через lp, который является константа распада тангенс тангенс корреляции вдоль нити накала4был разработан так называемый червь как цепь модель2,3,4 . Если lp сопоставима с контурной длины (lc) нити накала, полимер считается полугибких1. Аналогично поляков палатки, их механизмов в сетях или пучки стабилизирует всю коллективной системы при низкой громкости фракций, приводит к необычным вязкоупругие свойства5,6,7, 8,9. Эти структуры обеспечивают высокую эластичность в целом сетка Размеры10, поддержание механическую целостность то же время содействие диффузионные и процессы активного транспорта. Это свойство особенно подходит для биологических систем, таких как цитоскелета или внеклеточного матрикса, но она также широко используется в пищевой инженерных1,,1112.

Выходящие за рамки их значимости для живой материи, важно всесторонне изучить на физические свойства этих структур для того, чтобы иметь инструменты для разработки биоимитирующие материалы или Роман гидрогели. С точки зрения полугибких полимеров это предполагает систематическое определение коллективные свойства результате сингл накаливания свойства, такие как lp и развития описательный теоретические основы сетей. В первопроходца исследования сотовой биополимера актина была учреждена в качестве модельной системы для полугибких полимеров и до сих пор считается золотым стандартом5,13,14,15 , 16 , 17. Однако, исчерпывающего исследования ограничены с этой системой, поскольку они привязаны к имманентные свойства этого белка. Различные теоретические подходы нацелены на создание Описание нетривиальных механического поведения на уровне одной нити накала и привели к особенно различных масштабирования предсказания для зависимость модуль сдвига линейных упругих плато, G 0 (то есть, «эластичность» сети), в отношении концентрации (c) и lp6,7,13,14, 15,18,19,20,21,22,23. Хотя концентрация масштабирование легко доступны в экспериментах с актин- или другие модели системы и теоретические прогнозы были тщательно проверены13,16,24, 25, масштабирование относительно lp оставалась экспериментально недоступны. Однако, это одним из основных ограничений с lp также независимой переменной, которая является определяющей количество полугибких полимеров.

Этот центральный, природные ограничения, введенные фиксированной lp актин или других биологически производные полимеры, такие как коллаген недавно была решена путем применения плитки основе ДНК трубки, которые перестраиваемый в их механические свойства 9 , 26 , 27 , 28. небольшие вариации в архитектурах труб (например, различное количество составляющих ДНК пряди в пределах подразделения кольца) дают различные значения lp, которые могут быть оценены через микроскопии флуоресцирования, анализ одного колебания трубы либо путем оценки изогнутой конфигурации нескольких придерживался трубок как описано ранее9,28. Эти анализы показали, что lp населения различных трубка значения за более чем один порядок величины и различные оценки методов дают постоянные результаты9,28.

Удивительно общее масштабирование линейных упругих плато сдвига модуль G0 в отношении концентрации и lp было сообщено быть несовместимым с всех предыдущих теоретических подходов 9, в частности демонстрируют гораздо сильнее, чем предсказано зависимость от lp. Эти выводы подчеркивают значение новой модели системы для изучения Центральной свойства полугибких полимеров. Использование n-трубы спирали ДНК значительно расширяет сферу этих расследований. Не только может lp свободно варьироваться без изменения основной материал, но присущие программируемый характер ДНК можно включить систематического рассмотрения дополнительных элементов, таких как сшивки или кинетическим переключения процессов. Кроме того эти трубы растворимы в воде и, в отличие от большинства белков, стабильная в адекватных pH и ионных условий в течение нескольких недель, без обнаружению деградации9.

Чтобы собрать эти трубы, используется дискретный набор ДНК-олигонуклеотиды, каждый из которых содержит два домены, использующие дополнительные базовые последовательности для двух соседних нитей (из-за специфических последовательностей, одиночной стренги не может сформировать структуры, такие как шпильки). Дополнительные последовательности гибридизируйте циклическим образом, образуя замкнутые, половина перекроя кольца n в взаимосвязанные двойной винтовой сегментов (рис. 1а и B). Эти формы кольца на дискретные диаметр (рис. 1 c) и их половину перекрытие конфигурации предоставляет осевой липкие концы дополняет липкие концы другого кольца. Это селективный Добавление сопоставления олигонуклеотиды триггеров, укладывая колец, ведущих к эффективной полимеризации нитчатые трубы спирали ДНК размера n (nHT). Их контуров длины обычно измеряют несколько мкм в длину, и их распределение длины сопоставим с миозина нитей9,26,27,28. Для подобных нанотрубках ДНК показано, что они действительно обладают кинетика полимеризации аналогичны филаментов актина и микротрубочеккласс p = «внешней» > 29. В зависимости от числа n отдельных нитей ДНК, составляющих структуру основного кольца, nHT архитектуры, а также его окружности и диаметр, можно варьировать controllably. С помощью более нитей ДНК увеличивается окружность трубы кольца, и соответствующее изменение архитектуры смены механических свойств на более высокие значенияp l(рис. 1 c), соответствует более высокой жесткости. На шкале мезоскопических эти большие значенияp lперевести на менее изогнутой конформации из-за более высокой жесткости (рис. 1 d и E).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Подготовка n HTs

Примечание: здесь, n обозначает количество различных одной нити ДНК, участвующих в формировании трубы спирали определенного размера. Для n = 8, восемь различных одной нити ДНК составляют блок кольцо.

  1. Последовательностей ДНК покупки (ВЭЖХ чистоты или выше) из подходящих синтеза ДНК услуг или выполнения очистки (образцовый последовательности в таблице 1) и синтез высокого качества.
  2. Ресуспензируйте лиофилизированный олигонуклеотиды в очищенной воды и следовать далее ресуспендирования инструкциям в соответствующем руководстве от компании. Регулировать количество воды, чтобы получить окончательный концентрации 200 µM.
  3. Определение концентрации одного ДНК пряди для проверки значений, предоставленных распространитель (например, через спектроскопия UV-Vis на 260 Нм) с точной стехиометрии имеет решающее значение для процесса сборки. Рассчитать концентрации олигонуклеотиды, принимая во внимание конкретные Молярная масса и коэффициент вымирания для каждого одноцепочечной ДНК олигонуклеотида.
    Примечание: Значения коэффициента вымирания изначально варьируются для различных последовательностей и указаны в документации коммерчески приобретенных ДНК. Они также могут быть рассчитаны в соответствии с моделью ближайшего соседа, с использованием ряда бесплатных онлайн инструментов. В соответствии с линейной диапазон спектрометра, рассмотрим разбавления образца, используемого для определения концентрации.
  4. С помощью микропипеткой, смешать ДНК пряди каждого в то же концентрации в контейнер подходит для Термоциклер (например, 200 мкл ПЦР-пробирку) сформировать желаемый n HTs (последний буфер условия: 1xTE (10 мм 1 мм и трис ЭДТА, рН 8) и 12,5 мм MgCl 2).
    Примечание: Окончательный ДНК образцов n HT состоят из n - 1 пряди, У 1 − U n − 1 и одно T n strand. Концентрация на нить может варьироваться от суб валиком для более чем 10 мкм, в зависимости от потребностей пользователя (например, < 1 мкм за прядь для последующего разведения соблюдать одной нити или более высокие концентрации для изучения густая сеть механика).
  5. Гибридизируйте n HTs в Термоциклер (денатурация 10 минут при 90 ° C, с последующей быстрой падение до 65 ° C; медленно температура снизится от 65 ° C до 55 ° C, с взаимодополняющими низкопробный спаривать в 20 шагах температуры -0.5 K за 30 мин Каждый; и быстрое падение от 55 ° C до 20 ° C); Посмотреть рисунок 2A.
    Примечание: Медленное снижение шагах от 65 ° C может быть увеличена, чтобы увеличить длину средняя трубка; Однако, последующее быстрое падение до 20 ° C важно избежать агрегации полимеризованной трубок.
  6. Хранить гибридизированные n HTs до 3 недель при температуре 4 ° C без обнаружению деградации.
    Примечание: Для флуоресцентной микроскопии, помечены n HTs гибридизированных (частично) заменив U1 с модифицированных U1-Cy3 (Таблица 1). За время наблюдения, рекомендуется добавление установленных анти отбеливающие агенты.
  7. Тщательно размыть образца до желаемой конечной концентрации (например, 4 мкм для сетей или 20 Нм для одной нити накала наблюдений) с использованием буфера выборки, в случае необходимости. Чтобы свести к минимуму возможные ошибки источники, собрать образцы на желаемой концентрации выпускных.

2. Сдвига реология

  1. выбрать соответствующий геометрии (пластина пластина или конус пластина) для Реометр динамический сдвиг. Для небольших объемов (то есть, ниже 200 мкл), используйте геометрия конуса пластина.
  2. Загрузить образец на динамический сдвиг Реометр.
  3. Воздух вода интерфейс образца и окружающей среды, используя следующие шаги для предотвращения потенциального испарения эффекты пассивации.
    1. Объемного образца с 2,5 мл ванны буфер образца.
    2. Добавления ПАВ чуть ниже концентрации мицеллообразования.
    3. Использовать Гамильтон шприц для объемного образца с липидов, чтобы избежать прямого контакта образца с воздуха.
  4. Печать образца камеры с крышкой с влажной губки и, если возможно, с дополнительной воды ванны (не в контакте с образца) для дальнейшего подавления испарения.
  5. Начала измерения с помощью программного обеспечения конкретных Реометр при комнатной температуре; Кроме того, выполнение измерений при различных температурах, например, 37 ° C (если физиологические условия необходимы).
    Примечание: Охлаждения образца часто сопровождается конденсации водяного пара из окружающего воздуха, хотя Отопление приводит к расширенной испарения. Оба эффекта бесконтрольно можно изменить концентрацию образца, поэтому все измерения в серии должны быть выполнены при постоянной температуре.
  6. Позволяют образец, чтобы сбалансировать втечение 2 ч при комнатной температуре. Время эволюция может контролироваться с развертки времени (один из данных точки в минуту; напряжение γ = 5%; частота f = 1 Гц).
  7. Измерения механических свойств с протоколами необходимый тест. Начните с серии зачисток частоты (f-зачисток) потому, что они не удалялось образца и позволяют больше измерений.
    Примечание: Кроме того, короткие f-зачисток должна осуществляться до и после длительного измерения (например длиной f-зачисток с гораздо более высоким разрешением) чтобы убедиться, что образец оставался неизменным на протяжении полного измерения протокол.
    1. Выполнить короткий f-развертки (например, γ = 5%; f = 0,01 Гц до 30 Гц; 5 точек за десятилетие).
    2. Выполнять длинные f-развертки (например, γ = 5%; f = 0.001 Гц до 30 Гц; 21 точек данных за десятилетие); режим низкой частоты может быть опущен, если не нужно сократить время измерения.
    3. Выполнить короткий f-развертки.
    4. Выполнять γ-развертки (например, f = 1Гц; γ = 0,0125% до 100%; 20 точек за десятилетие).
      Примечание: Используйте короткие f - развертки во-первых, как это обычно соответствует предыдущим f - зачисток потому что сетей обычно разрыва во время γ-развертки или отсоединить от пластины. Кроме того, использовать γ-рампа (например, = 0,025 s -1, t = 60 s); Однако, пандусы обычно требуют изменения мотор режим, поэтому последующие короткие f-отчёты будут сфальсифицированы.
  8. Бен или гладкой необработанные данные с ядро Gaussian.

3. при содействии флуоресценции анализ ДНК, отжига

  1. подготовить 8 аликвоты 12 мкл для каждого образца, используя 1-4 мкм ДНК пряди, 12,5 мм MgCl 2 в 1 x TE буфера и 1 x нуклеиновой кислоты гель пятно от 10000 x ДМСО акций. Сделать отрицательный контроль с не ДНК, но включают пятен нуклеиновой кислоты гель.
  2. Передавать в реальном времени PCR пластины аликвоты и запечатать клейкой пленкой (например, 96-луночных реакции плита).
    Примечание: Высокие температуры, используемые в термического отжига протоколов будет испаряться образцы. Таким образом, убедитесь, что колодцы плотно запечатаны с липкой пленкой для предотвращения увеличения испарения и концентрации воды, особенно в ходе долгосрочных экспериментов.
  3. Центрифуга пластину на 100 g x 1 мин при комнатной температуре для удаления пузырьков газа; Если развернуть пузырьки газа, скважин нельзя проанализировать.
  4. Загрузить пластину запечатанный в систему количественного PCR реального времени.
  5. Запустить программу отжига. Денатурируйте ДНК при 90 ° C на 10 мин падение температуры быстро до 72 ° C. Затем уменьшить температуру медленно на 0,5 ° C каждые 30 мин. После того, как сигнал сгнили, ускорить температура пандуса.
    Примечание: 72 ° C является достаточно выше реальной гибридизации температуры; Таким образом, сигнал записывается в широком температурном диапазоне подходит для определения необходимых температур.
  6. Убедитесь, что крышка циклователь нагревается до по крайней мере 100 ° C для предотвращения конденсации испаренной образца на клейкой пленке.
  7. Во время Ассамблеи, возбуждают образцы с Аргон Аргоновый лазер на 488 нм и обнаруживать флуоресценции в 550 Нм при использовании пятно гель нуклеиновой кислоты (или спектрально подобные). Другие красители выберите сочетание возбуждения соответствующую/выбросов. Измерения флуоресценции сигнал так часто, как можно увеличить общее качество сигнала, используя встроенную камеру.
    Примечание: Здесь, измерения проводились каждые 9 s.
  8. Если пресет плавления и отжига программы применяются, использовать предоставленное программное обеспечение для анализа данных. Если нет, вычесть предыдущее среднее значение от среднего значения для каждого шага температуры для получения относительного изменения флуоресцентного сигнала.

4. АСМ изображения

  1. расщеплять слюды (например, слюда " V1 ") путем прикрепления коммерчески доступных скотч и срывая; следует снять верхний слой слюды.
  2. С помощью микропипеткой, депозит предварительно сформированных n HT в мг 2 + содержащие складной буфера на свеже рассеченного слюды и пусть он соглашаться на 10 мин.
  3. Спина образцы в короткие 3-s интервалы 2000 x g на центрифугу столик, чтобы удалить оставшуюся жидкость. Несколько n HTs должен по-прежнему прилагаться к поверхности слюды.
  4. Использовать кончик консольные с высокой жесткостью (например, 54 Нм -1) и определить ее резонансной частоты с внутренним программным обеспечением AFM.
  5. Рекорд высоты профиля с AFM в воздухе в выстукивать режим ставкам низкого сканирования (например, 1 линия/s) чтобы избежать повреждения или вытесняя n Хайтс

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Ассамблея нанотрубках ДНК через рампу температуры (рис. 2) является весьма надежный способ сформировать эти искусственные полугибких полимеров. Эти полимеры имеют сопоставимые характеристики их естественным аналогов, например филаментов актина, но обеспечивают гораздо шире экспериментальных рамок, поскольку их механические свойства могут быть controllably изменены9,27 . Как биополимеры они могут быть ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Чтобы получить правильно сформированные сетей, монтаж нанотрубках ДНК представляет собой решающий шаг. Ошибки во время процесса синтеза отрицательно влияют на качество трубки; Поэтому рекомендуется использовать для очистки олигонуклеотиды ВЭЖХ или более строгий процесс. Поскольку формирование дискретных вместо агрегированных нанотрубках ДНК, а также их распределение длины зависит эквимолярных стехиометрии составляющих олигонуклеотиды n в наборе, необходимо повторно измерить концентрации приобретенные нитей с уче...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

Мы признаем, финансирование DFG (1116/17-1) и Лейпциг школа естественных наук «BuildMoNa» (GSC 185). Эта работа оказывалась через Fraunhofer привлечь проекта 601 683. Т. ч. признает финансирование из Европейского социального фонда (ЕСФ-100077106).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Консольный АСМ ACTAAppNano
AFM - NanoWizard 3JPK Instruments
CCD камераAndoriXon DV887
DMSOSigma-AldrichD2650
ДНК-олигонуклеотидыBiomers.netПоследовательности см. в таблице 1
ДНК Cy3-меченые олигонуклеотидыBiomers.netПоследовательность см. в таблице 1
EDTASigma-AldrichE-9884
Эпифлуоресцентный микроскопLeicaDM-IRB
MgCl2Sigma-AldrichM-8266
Слюда "V1", круглая 12 ммPlano GmbH50-12
MicroAmp® Быстрая оптическая 96-луночная реакционная пластинаThermo Fisher Scientific Inc.
MicroAmp® Оптическая адгезивная пленкаThermo Fisher Scientific Inc.
Спектрофотометр NanoDrop 1000Thermo Fisher Scientific Inc.
100-кратный объективLeica5506168
Очищенная водаMerk Millipore - Milli-Q & Пробирки для
SapphireGreiner Bio-One683271
TProfessional Standard PCR ThermocyclerCore Life Sciences Inc.070- Стандартная
система быстрой ПЦР в реальном времени 7900HTПрикладные биосистемы4351405
реометрTA InstrumentsARES
SYBR® Зеленый гель для нуклеиновых кислотThermo Fisher Scientific Inc.S7567
ТрисСигма-ОлдричT4661
Тритон Х-100Сигма-Олдрич Ко.X-100Подавляет испарение образца на границе раздела воздух-вода
43469074306311 ПЦР Elix

Ссылки

  1. Huber, F., et al. Emergent complexity of the cytoskeleton: from single filaments to tissue. Adv Phys. 62 (1), 1-112 (2013).
  2. Kratky, O., Porod, G. Röntgenuntersuchung gelöster Fadenmoleküle. Recl Trav Chim Pays-Bas. 68 (12), 1106-1122 (1949).
  3. Saitô, N., Takahashi, K., Yunoki, Y. The Statistical Mechanical Theory of Stiff Chains. J Phys Soc Jpn. 22 (1), 219-226 (1967).
  4. Doi, M., Edwards, S. F. The Theory of Polymer Dynamics. , Oxford University Press. Oxford, UK. (1986).
  5. Mueller, O., Gaub, H. E., Baermann, M., Sackmann, E. Viscoelastic moduli of sterically and chemically cross-linked actin networks in the dilute to semidilute regime: measurements by oscillating disk rheometer. Macromolecules. 24 (11), 3111-3120 (1991).
  6. MacKintosh, F. C., Käs, J., Janmey, P. A. Elasticity of semiflexible biopolymer networks. Phys Rev Lett. 75 (24), 4425-4428 (1995).
  7. Gardel, M. L. Elastic Behavior of Cross-Linked and Bundled Actin Networks. Science. 304 (5675), 1301-1305 (2004).
  8. Sonn-Segev, A., Bernheim-Groswasser, A., Diamant, H., Roichman, Y. Viscoelastic Response of a Complex Fluid at Intermediate Distances. Phys Rev Lett. 112 (8), (2014).
  9. Schuldt, C., et al. Tuning Synthetic Semiflexible Networks by Bending Stiffness. Phys Rev Lett. 117 (19), (2016).
  10. Käs, J., et al. F-actin, a model polymer for semiflexible chains in dilute, semidilute, and liquid crystalline solutions. Biophys J. 70 (2), 609-625 (1996).
  11. Ross-Murphy, S. B. Structure-property relationships in food biopolymer gels and solutions. J Rheol. 39 (6), 1451-1463 (1995).
  12. Fletcher, D. A., Mullins, R. D. Cell mechanics and the cytoskeleton. Nature. 463 (7280), 485-492 (2010).
  13. Hinner, B., Tempel, M., Sackmann, E., Kroy, K., Frey, E. Entanglement, Elasticity, and Viscous Relaxation of Actin Solutions. Phys Rev Lett. 81 (12), 2614-2617 (1998).
  14. Palmer, A., Mason, T. G., Xu, J., Kuo, S. C., Wirtz, D. Diffusing Wave Spectroscopy Microrheology of Actin Filament Networks. Biophys J. 76 (2), 1063-1071 (1999).
  15. Gardel, M. L., Valentine, M. T., Crocker, J. C., Bausch, A. R., Weitz, D. A. Microrheology of Entangled F-Actin Solutions. Phys Rev Lett. 91 (15), (2003).
  16. Liu, J., et al. Microrheology Probes Length Scale Dependent Rheology. Phys Rev Lett. 96 (11), (2006).
  17. Golde, T., Schuldt, C., Schnauß, J., Strehle, D., Glaser, M., Käs, J. Fluorescent beads disintegrate actin networks. Phys Rev E. 88 (4), (2013).
  18. Isambert, H., Maggs, A. C. Dynamics and Rheology of Actin Solutions. Macromolecules. 29 (3), 1036-1040 (1996).
  19. Käs, J., Strey, H., Sackmann, E. Direct imaging of reptation for semiflexible actin filaments. Nature. 368 (6468), 226-229 (1994).
  20. Schmidt, C. F., Baermann, M., Isenberg, G., Sackmann, E. Chain dynamics, mesh size, and diffusive transport in networks of polymerized actin: a quasielastic light scattering and microfluorescence study. Macromolecules. 22 (9), 3638-3649 (1989).
  21. Kroy, K., Frey, E. Force-Extension Relation and Plateau Modulus for Wormlike Chains. Phys Rev Lett. 77 (2), 306-309 (1996).
  22. Morse, D. C. Tube diameter in tightly entangled solutions of semiflexible polymers. Phys Rev E. 63 (3), (2001).
  23. Broedersz, C. P., MacKintosh, F. C. Modeling semiflexible polymer networks. Rev Mod Phys. 86 (3), 995-1036 (2014).
  24. Tassieri, M., Evans, R. M. L., Barbu-Tudoran, L., Khaname, G. N., Trinick, J., Waigh, T. A. Dynamics of Semiflexible Polymer Solutions in the Highly Entangled Regime. Phys Rev Lett. 101 (19), (2008).
  25. Hinsch, H., Frey, E. Non-Affine Shear Modulus in Entangled Networks of Semiflexible Polymers. arXiv:0907.1875[cond-mat]. , Available from: https://arxiv.org/abs/0907.1875 (2009).
  26. Yin, P., et al. Programming DNA Tube Circumferences. Science. 321 (5890), 824-826 (2008).
  27. Glaser, M., et al. Self-assembly of hierarchically ordered structures in DNA nanotube systems. New J Phys. 18 (5), 055001(2016).
  28. Schiffels, D., Liedl, T., Fygenson, D. K. Nanoscale Structure and Microscale Stiffness of DNA Nanotubes. ACS Nano. 7 (8), 6700-6710 (2013).
  29. Hariadi, R. F., Yurke, B., Winfree, E. Thermodynamics and kinetics of DNA nanotube polymerization from single-filament measurements. Chem Sci. 6 (4), 2252-2267 (2015).
  30. de Gennes, P. G. Reptation of a Polymer Chain in the Presence of Fixed Obstacles. J Chem Phys. 55 (2), 572-579 (1971).
  31. Huss, V. A. R., Festl, H., Schleifer, K. H. Studies on the spectrophotometric determination of DNA hybridization from renaturation rates. Syst Appl Microbio. 4 (2), 184-192 (1983).
  32. Breslauer, K. J., Frank, R., Blöcker, H., Marky, L. A. Predicting DNA duplex stability from the base sequence. Proc Natl Acad Sci U S A. 83 (11), 3746-3750 (1986).
  33. You, Y., Tataurov, A. V., Owczarzy, R. Measuring thermodynamic details of DNA hybridization using fluorescence. Biopolymers. 95 (7), 472-486 (2011).
  34. Zipper, H. Investigations on DNA intercalation and surface binding by SYBR Green I, its structure determination and methodological implications. Nucleic Acids Res. 32 (12), e103-e103 (2004).
  35. Sobczak, J. -P. J., Martin, T. G., Gerling, T., Dietz, H. Rapid Folding of DNA into Nanoscale Shapes at Constant Temperature. Science. 338 (6113), 1458-1461 (2012).
  36. Snodin, B. E. K., Romano, F., Rovigatti, L., Ouldridge, T. E., Louis, A. A., Doye, J. P. K. Direct Simulation of the Self-Assembly of a Small DNA Origami. ACS Nano. 10 (2), 1724-1737 (2016).
  37. Das, R. K., Gocheva, V., Hammink, R., Zouani, O. F., Rowan, A. E. Stress-stiffening-mediated stem-cell commitment switch in soft responsive hydrogels. Nat Mater. 15 (3), 318-325 (2015).
  38. Sharma, A., et al. Strain-controlled criticality governs the nonlinear mechanics of fibre networks. Nat Phys. 12 (6), 584-587 (2016).
  39. Lieleg, O., Claessens, M. M. A. E., Bausch, A. R. Structure and dynamics of cross-linked actin networks. Soft Matter. 6 (2), 218-225 (2010).
  40. Claessens, M. M. A. E., Semmrich, C., Ramos, L., Bausch, A. R. Helical twist controls the thickness of F-actin bundles. Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (26), 8819-8822 (2008).
  41. Claessens, M. M. A. E., Bathe, M., Frey, E., Bausch, A. R. Actin-binding proteins sensitively mediate F-actin bundle stiffness. Nat Mater. 5 (9), 748-753 (2006).
  42. Schnauß, J., Händler, T., Käs, J. Semiflexible Biopolymers in Bundled Arrangements. Polymers. 8 (8), 274(2016).
  43. Heussinger, C., Schüller, F., Frey, E. Statics and dynamics of the wormlike bundle model. Phys Rev E. 81 (2), (2010).
  44. Schnauß, J., et al. Transition from a Linear to a Harmonic Potential in Collective Dynamics of a Multifilament Actin Bundle. Phys Rev Lett. 116 (10), (2016).
  45. Strehle, D., et al. Transiently crosslinked F-actin bundles. Eur Biophys J. 40 (1), 93-101 (2011).
  46. Backouche, F., Haviv, L., Groswasser, D., Bernheim-Groswasser, A. Active gels: dynamics of patterning and self-organization. Phys Biol. 3 (4), 264-273 (2006).
  47. Surrey, T. Physical Properties Determining Self-Organization of Motors and Microtubules. Science. 292 (5519), 1167-1171 (2001).
  48. Nedelec, F. J., Surrey, T., Maggs, A. C., Leibler, S. Self-organization of microtubules and motors. Nature. 389 (6648), 305-308 (1997).
  49. Smith, D., et al. Molecular Motor-Induced Instabilities and Cross Linkers Determine Biopolymer Organization. Biophys J. 93 (12), 4445-4452 (2007).
  50. Huber, F., Strehle, D., Schnauß, J., Käs, J. Formation of regularly spaced networks as a general feature of actin bundle condensation by entropic forces. New J Phys. 17 (4), 043029(2015).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи