Method Article

Самосвечение гамма-модифицированных пептидных нуклеиновых кислот в сложные наноструктуры в органических растворителях

DOI:

10.3791/61351

⸱

June 26th, 2020

 ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University, 2Department of Biomedical Engineering, Carnegie Mellon University, 3Department of Electrical and Computer Engineering, Carnegie Mellon University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В данной статье приводятся протоколы проектирования и самосверки наноструктур из гамма-модифицированных олигомеров пептидной нуклеиновой кислоты в органических растворителях.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Современные стратегии в области нанотехнологий ДНК и РНК позволяют самостоятельно саблировать различные наноструктуры нуклеиновой кислоты в аквеозных или существенно увлажненых средствах массовой информации. В этой статье мы описываем подробные протоколы, которые позволяют строительство архитектуры нановофиберы в органических растворителей смесей через самостоятельной сборки однозначно адресной, одной нити, гамма-модифицированной пептидной нуклеиновой кислоты (КПНА) плитки. Каждая однотяговая плитка (SST) является 12-базовым олигомером, состоящим из двух конкатенатных модульных доменов по 6 оснований каждая. Каждый домен может связываться с взаимно бесплатным доменом, присутствующим на соседних нитей, используя запрограммированную взаимодополняемость для формирования нанов, которые могут вырасти до микрон в длину. Мотив SST состоит из 9 полных олигомеров, позволяющих сформировать 3-спиральные нановофиберы. В отличие от аналогичных наноструктур ДНК, которые образуют структуры диаметра-монодисперса, эти системы ЗПНА образуют нановофиберы, которые склеивать по ширине во время самосвала в органических растворителях. Протоколы самосъемки, описанные здесь, включают также обычный сурфактант, Сульфат додекила натрия (SDS), чтобы уменьшить эффекты комплектации.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Успешное строительство многочисленных сложныхнаноструктур 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 в аквеозных или существенно увлажненых средствах массовой информации, сделанных с использованием Естественные нуклеиновые кислоты,такие как ДНК 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 и РНК11,12 были показаны в предыдущих работах. Однако естественные нуклеиновые кислоты претерпевает дуплексные аформатические изменения или снижают тепловые стабилности ворганических растворителях 13,14.

Ранее наша лаборатория сообщила о методе строительства 3-спиральных нановофилов с использованием гамма-позиции модифицированных синтетических нуклеиновой кислоты, имитирующих гамма-пептидные нуклеиновые кислоты(ЗПНА) 15 (рисунок 1A). Необходимость такого развития и потенциального применения синтетической нуклеиновой кислоты имитировать ПНА была обсужденав поле 16,17. Мы показали, через адаптацию одной нити плитки (SST) стратегии, представленнойдля ДНК наноструктур 18,19,20, что 9 последовательно различных олигомеры ПНА могут быть разработаны для формирования 3-спирали нановонфиль в некоторых полярных априотических органических растворителей смесей, таких как DMSO и DMF. Олигомеры КПНА были коммерчески заказаны с модификациями (R)-дитиленгликоль (мини-ПЕГ) на трех γ позициях (1, 4 и 8 базовых позиций) вдоль каждого 12-базового олигомера на основе методов, опубликованных Саху и др. 21 Эти гамма-модификации вызывают гелиную доорганизации, которая связана с более высокой связывающей сродством и тепловой устойчивостью ЗПНА по отношению к неизмененной ПНА.

Эта статья является адаптацией нашей работы, в которой мы исследуем влияние растворителя раствора и замены с ДНК на формирование наноструктур на основеПНА 15. Целью данной статьи является предоставление подробных описаний конструкции, а также подробные протоколы для растворителя адаптированных методов, которые были разработаны для самосвалки и характеристики нановофиберы . Таким образом, мы впервые представляем модульную стратегию SST, общую платформу для проектирования наноструктур с использованием синтетической нуклеиновой кислоты, имитирующих PNA.

Helical шаг для PNA дуплексов, как сообщается, 18 баз в свою очередь, по сравнению с дуплексами ДНК, которые проходят один поворот на 10,5 баз (Рисунок 1B). Таким образом, длина домена продемонстрированные SSTs ЗПНА была установлена на 6 основаниях для размещения одной трети полного поворота или 120 "вращения, чтобы обеспечить взаимодействие между тремя треугольно массивными геликами. Кроме того, в отличие от предыдущих мотивов SST, каждый SST содержит всего 2 домена, эффективно создавая 1-мерную ленту, как структура, которая обертывания, чтобы сформировать три спирали расслоение (Рисунок 1C). Каждый 12-базовый олигомер PNA изменяется на 1, 4 и 8 позициях, чтобы обеспечить равномерное распределение мини-PEG групп по всему мотиву SST. Кроме того, в мотиве, Есть два типа олигомеров: "смежные" нити, которые существуют на одной спирали и спирали охватывающих "кроссовер" нити (Рисунок 1D). Кроме того, олигомеры P8 и P6 помечены флуоресцентными Cy3 (зеленая звезда) и биотином (желтыйовал), соответственно (рисунок 1D), чтобы обеспечить обнаружение формирования структуры с помощью флуоресцентной микроскопии. В общей сложности, SST мотив состоит из 9 всего олигомеров, чтобы образование 3-спирали нановонфиберы через запрограммированную взаимодополняемость каждого отдельного домена к соответствующему домену на соседнем олигомере (Рисунок 1E).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Конструкция последовательности ЗПНА

  1. Загрузите dna Design Toolbox22, разработанный лабораторией Уинфри в Caltech23, в папку, содержащую сценарии программирования для проектирования последовательностей.
  2. В этой папке дизайна последовательности откройте язык программирования четвертого поколения, совместимый с расширением файла ".m", а затем добавьте ранее загруженную папку "DNAdesign" в путь, используя следующую команду:
    (gt;gt; аддпат DNAdesign)
  3. Впоследствии запустите следующий скрипт под названием "PNA3nanofiber.m" (см. Дополнительный рисунок 1) с использованием следующей команды:
    (gt;gt; PNA3nanofiber)
  4. Запустите этот скрипт для создания переменных под названием "thisSeqs" и "thisScore". Переменная "thisSeqs" содержит последовательности разработанных олигомеров, и "thisScore" является пенальти.
  5. Запустите скрипт несколько раз, чтобы получить самый минимальный балл. Образец из 20 таких пробежек показан в таблице 1.
  6. Вручную подтвердите желаемую взаимодополняемость Watson-Crick каждой области генерируемых последовательностей для указанного структурного мотива SST. Технические характеристики последовательности для 3-спиральной нановонфильной структуры показаны в таблице 2.
  7. Про проверь следующие для генерируемых последовательностей.
    1. Избегайте использования четырех последовательных баз C и G.
    2. Вручную выберите конкретные последовательности для N-терминальной функционализации с флуоресцентными красителями и молекулами биотина, чтобы флуоресцентная микроскопия исследований.
    3. Включите как минимум 3 мини-ПЕГ гамма-модификации на позвоночнике, чтобы обеспечить заранее организованную конформацию helical в одноярусных олигомерах, как описано Саху и др. 21 год

2. Подготовка нитей запасов ЗПНА

  1. Получить стренгоум компонентов ЦПНА указанных последовательностей при синтезе 50 нмольных шкал с высокой производительностью жидкой хроматографии (HPLC)очистки от коммерческого производителя.
  2. Повторное использовать каждую нить в деионизированной воде до 300 мкм концентраций. Храните перерасходные пряди в морозильной камере -20 градусов по Цельсию до нескольких месяцев, пока это необходимо для экспериментов.

3. Исследования кривой плавления олигомерных подмножего ЗПНА

  1. Получить плавления температурных диапазонов для различных комбинаций дополнительных 2-олигомер и 3-олигомер подмножества, запуская исследование кривой расплава в aqueous буферных буферных солевые (PBS) или предпочтительным полярным органическим растворителем, таким как Диметилформамид (DMF) или Диметил sulfoxide (DMSO) (см. рисунок 2).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Тепловые кривые плавления на йgt;50% DMF начинают терять верхний базовый уровень и показывают серьезные нарушения отчасти из-за высокой абсорбности DMF на длине волны, необходимой для экспериментов. Это отмеченное явление в литературе24. Однако в этих условиях растворителя можно получить кривые плавления на уровне 5 мкм на одну прядь.
    1. Aliquot 16,7 МКЛ из 300 МКМ фонда каждого олигомера и сделать окончательный объем до 1000 йл либо в 1x PBS или 100% (V / V) DMSO или 100% (v/v) DMF эффективно получения 5 МКМ окончательной концентрации на олигомер. Перенесите эту олигомерную подмножество смеси на 1 см оптической траектории, кварцевой кювет.
    2. Выполняйте эксперименты с переменной температурой UV-Vis в спектрофотометре, оснащенном программируемым температурным блоком.
    3. Сбор точек данных для кривых плавления в пределах температурного диапазона 15–201290 градусов по Цельсию как для охлаждения (энналя) так и для нагрева (плавления) циклов со скоростью 0,5–20121 градусов по Цельсию/мин. Храните образцы в течение 10 минут при 90 градусов по Цельсию перед охлаждением и при 15 градусов по Цельсию перед нагреванием. Определите температуруплавления (Тм)от пика первой производной от кривой нагрева.
    4. Убедитесь, что диапазоны температуры плавления для 2-олигомерных подмножего во всех растворителях выше 35 градусов по Цельсию. Кроме того, убедитесь, что соответствующие 3-олигомерные подмножества, содержащие дополнительную нить к их эквивалентному 2-олигомеру, свидетельствуют о значительном увеличении Тм в связи с повышением кооперативности.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволит убедиться, что один горшок самосожверки нескольких олигомеров может совместно сложить в нужную наноструктуру с разумной тепловой стабильности.

4. Протокол самосвалов для нескольких различных олигомеров ЗПНА

ПРИМЕЧАНИЕ: Для разработки протокола самосвалов теплового пандуса для наноструктур ЗПНА желательно медленно рампы.

  1. В случае сгенерированных олигомерных последовательностей, аннеал образцов для 22,5 ч в тепловом циклере охлаждения от 90 до 20 градусов по Цельсию. Как правило, температура плавления, полученная для подмножего 2-олигомера и 3-олигомера ЗПНА, находится в диапазонах от 40 до 201270 градусов по Цельсию для различных условий растворителя.
  2. Программа теплового цикла следующим образом: удерживайте при 90 градусов по Цельсию в течение 5 минут, с 90 до 70 градусов по Цельсию при постоянной скорости 0,1 градусов по Цельсию/мин, с 70 до 40 градусов по Цельсию со скоростью 0,1 градусов по Цельсию/3 мин, рампы вниз от 40 до 20 градусов по Цельсию со скоростью 0,1 градусов по Цельсию и держать на 4 градусов по Цельсию (см. таблицу 3). Образцы могут храниться в 4 кк в течение 12-201224 ч до характеристики.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В то время как 2- и 3-олигомерные подмножества нашей нановофиберной системы могут образовываться в 1x PBS, полный микрон-масштаб нановофибер агрегат в 1x PBS. Поэтому условия растворителя должны быть оптимизированы в зависимости от масштаба и размера формуемой структуры, а также типа и плотности гамма-модификаций.
  3. Для микрон масштаба длинные 3-спирали нановолокна, подготовить аннеальные образцы партии в 75% DMSO: H2O (v/v), 75% DMF: H2O (v/v), 40% 1,4-диоксан: H2O (v/v) на основе исследованийоптимизации растворителя 15.
  4. Подготовка аннеальных партий следующим образом (см. таблицу 4). Во-первых, подготовь 10 суб-запасов хл при концентрациях 20 МКМ из основных запасов 300 МКМ для каждого олигомера путем алицитирования 0,67 МКЛ из основного запаса и увеличения объема до 10 мкл с использованием деионизированной воды.
  5. Aliquot 1 йл из 20 мкм суб-запасов для каждого олигомера и добавить его в 200 йл ПЦР трубки. Это составляет общий объем 9 йл для 9 олигомеров.
  6. Добавьте либо 30 МКЛ ангидроуса DMSO/DMF для 75% DMSO и 75% случаев DMF с дополнительным 1 йл деионизированной воды, чтобы сделать окончательный объем 40 МКЛ с каждым олигомером при 500 нМ окончательных концентрациях. Добавьте 16 йл 1,4-диоксана и сделайте объем с деионизированной водой до 40 йл для 40% диоксанового растворителя.
  7. Загрузите аннеальные партии на тепловой циклер и аннеал, используя протокол, упомянутый в шаге 4.2.

5. Полное внутреннее отражение флуоресценции (TIRF) микроскопии изображения

  1. Подготовь камеру влажности из пустой коробки наконечников пипетки. Заполните коробку примерно 5 мл воды, чтобы предотвратить высыхание каналов потока образца, описанных следующим образом (см. рисунок 3).
  2. Подготовьте камеру потока с помощью слайда микроскопа, двух двусторонних ленточных полос и нитроцеллюлозы. Чтобы покрыть крышку нитроцеллюлозой, окуните крышку в стакан, содержащий 0,1% коллодиона в ацетате амила и сухом воздухе.
    1. Приготовьте раствор нитроцеллюлозы, сделав 20-кратное разбавление из коммерчески доступных 2% коллодиона в ацетате амила с растворителем изоамилового ацетата.
  3. Приготовьте раствор биотинилированной сыворотки крупного рогатого скота (Biotin-BSA), взвесив 1 мг биотин-BSA и растворив его в 1 мл 1x PBS. Поток 15 л 1 мг/мл биотин-BSA в 1x буфере PBS, поместив канал потока под углом. Инкубировать канал потока в течение 2-4 минут при комнатной температуре в увлажненной камере.
  4. Подготовка мыть буфер путем растворения 1 мг BSA в 1 мл 1x PBS. Вымойте избыток Biotin-BSA, протекая 15 йл буфера стирки. Чтобы пройти поверхность, инкубировать канал потока в течение 2-4 минут при комнатной температуре во влажной камере.
  5. Подготовка стрептавидин раствора путем измерения 0,5 мг стрептавидина и 1 мг BSA, а затем растворения с помощью 1 мл 1x PBS. Поток 15 л 0,5 мг/мл стрептавидина в 1x PBS, содержащий 1 мг/мл BSA. Инкубировать канал потока в течение 2-4 минут при комнатной температуре в увлажненной камере. Поток 15 йл буфера мытья, чтобы смыть неограниченный стрептавидин.
  6. Поток 15 йл ранее annealed партии олигомеров ЗПНА при концентрации 500 нм на прядь либо в 75% DMSO, 75% DMF или 40% 1,4-диоксан состояние. Инкубировать канал потока в течение 2-4 минут при комнатной температуре в увлажненной камере.
  7. Приготовьте 1 мМЧ тролок в предпочтительных растворителях, разбавляя 10 раз из 10 мМ запаса Trolox в DMSO (мера 2,5 мг Trolox и растворяются в 1 мл DMSO). Вымойте нескоенные наноструктуры в канале потока с 15 йл 1 мМ Trolox, имеющих тот же состав растворителя, что и наноструктуры.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Содержание DMSO в канале потока составило бы незначительные нарушения сигнала из-за разного индекса преломления растворителя во время TIRF, который обычно откалибровывается для углов TIRF. Это может быть исправлено путем мытья с 1 мМ Trolox сделал путем разбавления 10 мМ Trolox 10 раз с помощью деионизированной воды. Этот метод обеспечивает более четкие изображения, но полезен только для оценки того, образование произошло, однако, потому что он производит двухф фаза микро-пузыри в канале потока. В результате наноструктуры могут быть видны на стыке двух этапов, как показано на рисунке 4D.
  8. Перенесите канал потока на держатель слайда и изображение с помощью флуоресцентного микроскопа, оснащенного tiRF-изображением с использованием 60-х целей погружения в масло и 1,5-х увеличитель. Сканирование канала потока на 60x или 90x увеличение путем мониторинга канала Cy3 (см. рисунок 4).

6. Передача электронной микроскопии (TEM) изображения

  1. Взвесить 0,5 г уранил ацетата в 50 мл дистиллированной воды, чтобы подготовить 1% aqueous уранил ацетат пятно раствора. Фильтр 1% aqueous уранил ацетат пятно раствор с помощью фильтра 0,2 мкм прилагается к шприцу.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Кроме того, 2% aqueous уранил ацетат может быть приобретен у коммерческого производителя.
  2. Покупка коммерчески доступных formvar поддержки слоя покрытием Медные сетки с 300-сетки размера.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Важно отметить, что слой поддержки формвара может быть растворен растворителями, такими как DMSO, более чем за 2 мин. Для более длительной инкубации образца, коммерчески доступны формвар стабилизировался с окисью кремния на медных сетках доступны, которые позволяют сетке быть более гидрофильной, чем углеродного покрытия сетки и может выдержать энергичные условия образца и электронный луч, как показано на рисунке 5C.
  3. Pipette 4 МКЛ образца на сетку в течение 15 с. Используйте лист фильтровальной бумаги, чтобы фитиль от образца, в результате чего фильтровальной бумаги в контакте с сеткой со стороны.
  4. Немедленно добавьте 4 qL раствора пятна на решетку для 5 s.
  5. Wick от пятна, как и раньше, и держать фильтровальную бумагу против сетки в течение 1'u20122 мин, чтобы убедиться, что сетка сухая. Образцы, как правило, должны быть изображены в течение 1'u20122 ч после окрашивания. Кроме того, если сетка будет полностью сухой, сетки могут храниться в ящике для хранения сетки TEM за 3 дня до получения изображений.
  6. Передача сетки держатель образца TEM и изображение с помощью передачи электронного микроскопа работает на 80 кВ с увеличением от 10 K до 150K (см. Рисунок 5).

7. Различные морфологии для гибридов ЗПНА-ДНК на основе селективной замены ДНК

  1. Получить ДНК олигомеры указанных последовательностей (см. таблицу 5) от коммерческих производителей олигонуклеотида синтезируется в 25 нмоль масштаба с использованием стандартного дезавуирования. Resuspend эти последовательности дна используя RNase-свободно деионизированную воду на концентрациях штока 20 qM.
  2. Для смежных замен нитей ЗПНА с ДНК, последовательности D3, D5 и D9 могут заменить нити p3, p5 и p9. Аналогичным образом, для замены прядей кроссовера PNA с ДНК, последовательности D1, D4 и D7 могут заменить пряди p1, p4 и p7.
  3. Aliquot 1 йл из 20 мкм суб-запасов для каждого ОЛИО или ДНК-олигомера и добавить его в 200 мкл ПЦР трубки, как в шаге 2,7. Добавьте 30 МКЛ ангидроуса DMSO и 1 йл деионизированной воды без RNase, чтобы сделать окончательный объем до 40 йл (см. таблицу 6).
  4. Загрузите аннеальные партии на тепловой циклер и аннеал, используя протокол, упомянутый в шаге 4.2.
  5. Характеризуйте гибридные наноструктуры ПНА-ДНК с помощью протокола TIRF, следуя следующим шагам в разделе 5 или используя протокол изображения TEM, упомянутый в разделе 6 (см. рисунок 6).

8. Различные морфологии для нановофибер ЗПНА в различных концентрациях SDS

  1. Подготовь 20% (wt/v) основной запас SDS, измерив 20 мг SDS и растворив его в 100 МКЛ деионизированной воды.
  2. Подко запаса SDS на 6% (wt/v) путем алицитирования 3 МКЛ из 20% запасов SDS и увеличения объема до 10 йл с использованием деионизированной воды.
  3. Аннеал олигомеры ЗПНА в конечных концентрациях 5,25 мм и 17,5 мМ СДС следующим образом. Aliquot 1 йл из 20 суб-запасов ЗМ для каждого олигомера ЗПНА и добавить его в 200 ЗЛ ПЦР трубки, как в шаге 2,7. Добавьте 30 МКЛ ангидроуса DMSO и 1 МКЛ 6% и 20% SDS, чтобы сделать окончательный объем до 40 МКЛ для достижения окончательных концентраций SDS 5,25 мм и 17,5 мм, соответственно (см. таблицу 7).
  4. Загрузите аннеальные партии различных концентраций SDS на тепловой циклер и аннеал, используя протокол, упомянутый в шаге 4.2.
  5. Характеризуйте наноструктуры ПНА в присутствии SDS с помощью протокола TIRF, следуя следующим шагам в разделе 5 или используя протокол изображения TEM, упомянутый в разделе 6 (см. рисунок 7).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протоколы, обсуждаемые в вышеуказанных разделах, описывают дизайн адаптированного мотива SST из нановофибер ДНК для надежного поколения самосборных структур нановофибер с использованием нескольких, отчетливых олигомеров. В этом разделе описывается толкование данных, полученных в результате успешного воссоздания описанных протоколов.

В соответствии с протоколом, описанным в разделе 5 для TIRF изображения образцов oligomers ПНА annealed в 75% DMSO: H2O (v/v) наиболее легко предоставля...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта статья посвящена адаптации и улучшению существующих протоколов нанотехнологий нуклеиновой кислоты к органическим растворителям. Описанные здесь методы сосредоточены на модификациях и устранении неполадок в определенном экспериментальном пространстве отдельных полярных аэротических органических растворителей. Существует еще неисследованный потенциал для других установленных нуклеиновой кислоты нанотехнологии протоколы должны быть адаптированы в этом пространстве. Это может улучшить потенциальное применение за счет инт...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют об отсутствие конкурирующих финансовых интересов.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была частично поддержана Грантом Национального научного фонда 1739308, грантом NSF CAREER 1944130 и грантом Управления научных исследований ВВС FA9550-18-1-0199. Последовательности ПНА были щедрым подарком от доктора Тумула Шриваставы из Trucode Gene Repair, Inc. Мы хотели бы поблагодарить д-ра Эрика Уинфри и д-ра Ризала Хариади за их полезные беседы по коду инструментария DNA Design MATLAB. Мы также хотели бы поблагодарить Джозефа Сухана, Мару Салливан и Центр биологической визуализации за помощь в сборе данных TEM.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
&гамма; Нити/олигомеры ПНКTrucode Gene Repair Inc.Секция 2.1
УФ-ВИД спектрофотометрAgilentVarian Cary 300Секция 3.1.2
Кварцевые кюветыStarna29-Q-10Секция 3.1.1
ТермоамплификаторBio RadC1000 touchСекция 4.1
0,2 мл ПЦР-пробиркиVWR53509-304Секция 4.5
Безводная DMFVWREM-DX1727-6Секция 4.6
Безводный ДМСОVWREM-MX1457-6Раздел 4.6
Безводный 1,4-диоксанFisher ScientificAC615121000Раздел 4.6
10X Фосфатный буферный раствор (PBS)VWR75800-994Раздел 3.1.1
Предметные стекла микроскопаVWR89085-399Раздел 5.2
Стеклянные покровные стеклаVWR48382-126Раздел 5.2
2% коллодия в амилацетатеSigma-Aldrich9817Раздел 5.2
ИзоамилацетатVWR200001-180Раздел 5.2
Биотинилированный бычий сывороточный альбумин (биотин-БСА)Sigma-AldrichA8549Раздел 5.3
Бычий сывороточный альбумин (BSA)Sigma-AldrichA2153Раздел 5.4
СтрептавидинSigma-Aldrich189730Секция 5.5
ТролоксСигма-Олдрич238813Секция 5.7
Флуоресцентный микроскоп с полным внутренним отражениемNikonTi2-EСекция 5.8
Просвечивающий электронный микроскопJoelJEM 1011Секция 6.6
ПинцетDumont0203-N5AC-POСекция 6.3
Электрон уранилацетата Микроскопия Науки22400Раздел 6.1
Формвар, 300 меш, Медные сеткиTed Pella Inc.1701-FРаздел 6.2
Формвар-Монооксид кремния Тип А, 300 меш, Медные решеткиTed Pella Inc.1829Раздел 6.2
Олигомеры/цепи ДНКIDTРаздел 7.1
Додецилсульфат натрия (SDS)VWR97064-860Раздел 8.1

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fu, T. J., Seeman, N. C. DNA double-crossover molecules. Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).
  2. Winfree, E., Liu, F., Wenzler, L. A., Seeman, N. C. Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals. Nature. 394 (6693), 539-544 (1998).
  3. Shih, W., Quispe, J., Joyce, G. A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron. Nature. 427 (6975), 618-621 (2004).
  4. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).
  5. He, Y., et al. Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra. Nature. 452 (7184), 198-201 (2008).
  6. Douglas, S. M., Dietz, H., Liedl, T., Högberg, B., Graf, F., Shih, W. M. Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes. Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).
  7. Andersen, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459 (7243), 73-76 (2009).
  8. Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes. Science. 325 (5941), 725-730 (2009).
  9. Han, D., et al. DNA origami with complex curvatures in three-dimensional space. Science. 332 (6024), 342-346 (2011).
  10. Liu, Y., Kumar, S., Taylor, R. E. Mix-and-match nanobiosensor design: Logical and spa421 tial programming of biosensors using self-assembled DNA nanostructures. WIREs Nanomedicne Nanobiotechnology. 10, 1518(2018).
  11. Chworos, A., et al. Building programmable jigsaw puzzles with RNA. Science. 306 (5704), 2068-2072 (2004).
  12. Delebecque, C. J., Lindner, A. B., Silver, P. A., Aldaye, F. A. Organization of intracellular reactions with rationally designed RNA assemblies. Science. 333 (6041), 470-474 (2011).
  13. Wang, X., Lim, H. J., Son, A. Characterization of denaturation and renaturation of DNA for DNA hybridization. Environmental health and toxicology. 29, 2014007(2014).
  14. Bonner, G., Klibanov, A. M. Structural stability of DNA in nonaqueous solvents. Biotechnology and Bioengineering. 68, 339(2000).
  15. Kumar, S., Pearse, A., Liu, Y., Taylor, R. E. Modular self-assembly of gamma-modified peptide nucleic acids in organic solvent mixtures. Nature Communications. 11 (1), 1-10 (2020).
  16. Barluenga, S., Winssinger, N. PNA as a biosupramolecular tag for programmable assemblies and reactions. Accounts of chemical research. 48, 1319-1331 (2015).
  17. Berger, O., Gazit, E. Molecular self-assembly using peptide nucleic acids. Peptide Science. 108, 22930(2017).
  18. Rothemund, P. W., et al. Design and characterization of programmable DNA nanotubes. Journal of American Chemical Society. 126, 16344-16352 (2004).
  19. Yin, P., et al. Programming DNA tube circumferences. Science. 321, 824-826 (2008).
  20. Yang, Y., et al. Self-assembly of DNA rings from scaffold-free DNA tiles. Nano Letters. 13, 1862-1866 (2013).
  21. Sahu, B., et al. Synthesis and characterization of conformationally preorganized, (R)-diethylene glycol-containing -peptide nucleic acids with superior hybridization properties and water solubility. Journal of Organic Chemisty. 76, 5614-5627 (2011).
  22. DNA Sequence Design Tools. , Available from: http://www.dna.caltech.edu/DNA_Sequence_Design_Tools/ (2020).
  23. Dirks, R. M., Lin, M., Winfree, E., Pierce, N. A. Paradigms for computational nucleic acid design. Nucleic Acids Research. 32 (4), 1392-1403 (2004).
  24. Sen, A., Nielsen, P. E. On the stability of peptide nucleic acid duplexes in the presence of organic solvents. Nucleic Acids Research. 35, 3367-3374 (2007).
  25. Yang, Z., Williams, D., Russell, A. J. Synthesis of protein-containing polymers in organic solvents. Biotechnology and Bioengineering. 45, 10-17 (1995).
  26. Coin, I., Beyermann, M., Bienert, M. Solid-phase peptide synthesis: from standard procedures to the synthesis of difficult sequences. Nature Protocols. 2, 3247(2007).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Gamma PNASelf AssemblyOrganic Solvent MixturesNanofiber ArchitecturesSingle Stranded TilesSodium Dodecyl SulfateTIRF ImagingTEM CharacterizationSolvent CompositionNanostructure Bundling

Related Articles