ДНК-оригами является мощным методом для изготовления точных наноразмерных объектов путем программирования самосборки молекул ДНК. Здесь мы описываем как оригами ДНК могут быть использованы для разработки робота робота с возможностью восприятия биологические сигналы и реагировать на изменения формы, впоследствии передаются желаемого эффекта.
Нуклеиновые кислоты являются удивительно универсальны. В дополнение к своей естественной роли в качестве носителя для биологической информации 1, они могут быть использованы в параллельных вычислений 2,3, распознавать и связывать молекулярных или клеточных мишеней 4,5, катализируют химические реакции 6,7 и генерировать рассчитывается реакций в биологических Система 8,9. Важно отметить, что нуклеиновые кислоты могут быть запрограммированы на самоорганизуются в 2D и 3D структур 10-12, что позволяет интегрировать все эти замечательные функции в одном робот связывающих зондирования биологических сигналов до заданного ответа с целью оказания желаемого эффекта.
Создание фигур из нуклеиновых кислот был впервые предложен Seeman 13, и несколько вариаций на эту тему с тех пор было реализовано с использованием различных методов 11,12,14,15. Однако самым значительным, пожалуй, один предложенный Ротемунд, называемые ДНК-оригами scaffolded16. В этом способе сворачивания длинных (> 7000 оснований) одноцепочечной ДНК "лесов" относится к желаемой форме на сотни коротких комплементарных нитей называют "скобы. Складные осуществляется отжига рампы. Этот метод был успешно продемонстрировали в создании разнообразных 2D формы с удивительной точностью и надежностью. ДНК-оригами позже была распространена на 3D, а 17,18.
В настоящем документе основное внимание будет уделено программным обеспечением caDNAno 2,0 19 разработана Дугласом и коллег. caDNAno это надежный, удобный инструмент, позволяющий CAD проектирования 2D и 3D форм ДНК-оригами с универсальными функциями. Процесс проектирования опирается на систематические и точные абстракции схема структуры ДНК, что делает его относительно простым и эффективным.
В данной работе мы демонстрируем конструкцию ДНК-оригами Н.А.norobot, который был недавно описан 20. Этот робот является "роботом" в том смысле, что она связывает зондирования на приведение, для того, чтобы выполнить задачу. Поясним, как различные схемы зондирования может быть интегрирован в структуру, и как это может быть передана желаемого эффекта. Наконец, использование Cando 21 для имитации механических свойств заданной формы. Концепция, которую мы обсудим может быть адаптирована к нескольким задачам и параметрам.
ДНК-оригами позволяет изготовить точно определены объекты с произвольными функциями на наноуровне. Следующим важным шагом будет интеграция функций в эти проекты. Хотя многие приложения и задачи можно решить с помощью этой технологии, есть особый интерес к изготовлению терапевтическ?…
The authors have nothing to disclose.
Авторы выражают благодарность С. Дуглас чрезвычайно ценным для обсуждения и советы, и все члены Бачелет лаборатории за полезные обсуждения и работы. Работа выполнена при поддержке грантов от факультета естественных наук и Института нанотехнологий и современных материалов при Университете Бар-Илан.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Autodesk Maya 2012 | Autodesk | A student/academic account needs to be created first (see platform-specific instructions in http://cadnano.org) | |
caDNAno 2.0 (software) | (Open source) | Software for the design of DNA origami structures http://cadnano.org | |
Cando (webpage) | (Open source) | Webpage running a simulator of DNA origami shapes http://cando-dna-origami.org |