Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل

Published: May 8, 2015 doi: 10.3791/52486
Automatic Translation
1, 2, 2, 2,3
1Tsinghua-Peking Center for Life Sciences, School of Life Sciences, Tsinghua University, 2Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Harvard University, 3Department of Systems Biology, Harvard Medical School

Introduction

وقد أدى السابق الحمض النووي أعمال التجميع الذاتي 25/01 لبناء الناجح لمجموعة متنوعة من الهياكل المعقدة، بما في ذلك DNA 2 - 5،8،10 - 13،17،23 أو RNA 7،22 3،4،7 الدوري، 22 وحسابي 5 ثنائية الأبعاد الشبكات، وأشرطة 10،12 وأنابيب 4،12،13، 3D بلورات 17، 11 المجسمات الثلاثية الأبعاد ومحدود، 2D الأشكال 7،8. وscaffolded وهناك طريقة فعالة بشكل خاص اوريغامي DNA، حيث يتم طي حبلا سقالة واحد من قبل العديد من خيوط قصيرة التيلة المساعدة لتشكيل شكل معقد 9،14 - 16،18 - 21،25.

بلغنا مؤخرا طريقة لبناء النانو منفصلة مع الأشكال 2D المقررة باستخدام البلاط واحدة الذين تقطعت بهم السبل (SST)، وأظهرت هياكل مع تعقيد مماثل لاوريغامي DNA 26. هذا articlه هو التكيف عملنا سابق 26 ويصف بروتوكولات مفصلة لترتيب درجات حرارة سطح البحر عنونة بشكل فردي في الأشكال 2D محدودة متطورة ذات أبعاد المنصوص عليها تحديدا (الاعراض وأطوال) والأشكال التضاريسية. واحد الميزة الرئيسية للطريقة طائرة أسرع من الصوت هي نمطية. كل طائرة أسرع من الصوت المكون من هيكل بمثابة وحدة بناء وحدات في التجمع، ومجموعات فرعية مختلفة من هذه درجات حرارة سطح البحر تنتج أشكال مختلفة. وهكذا، أنشأنا منصة العامة لبناء النانو مع الأحجام والأشكال المنصوص عليها من قصيرة، جدائل الحمض النووي الاصطناعية.

درجات حرارة سطح البحر تحتوي على أربعة مجالات، كل 10 أو 11 النيوكليوتيدات طويلة (الشكل 1A). في درجات حرارة سطح البحر ربط بحيث اللوالب بهم موازية خلق شعرية DNA عقدت معا عن طريق روابط كروس. كل كروس هو الفوسفات بين المجالات 2 و 3. يتم شد الفوسفات بشكل مصطنع في الرسوم البيانية لالوضوح البصري. متباعدة عمليات الانتقال لفتين حلزونية (21 قواعد) وبصرف النظر (<قوي> الشكل 1B). ويشار إلى مستطيلات المركبة من قبل أبعادها في عدد من اللوالب والمنعطفات حلزونية. على سبيل المثال، المستطيل الذي هو ستة اللوالب واسعة وثمانية حلزونية يتحول المشار إليها بوصفها 6H × 8T مستطيل طويل. درجات حرارة سطح البحر يمكن استبعاده، وأضاف، أو إعادة ترتيبها على خلاف ذلك لإنشاء هياكل من الأشكال والأحجام (الشكل 1C) التعسفية. على سبيل المثال، تصميم مستطيل ويمكن إرجاع في أنبوب بطول المطلوب ونصف قطرها (1D الشكل).

بدلا من ذلك، يمكن أن ينظر إلى طائرة أسرع من الصوت شعرية مستطيلة كما قماش الجزيئي تتكون من طائرة أسرع من الصوت بكسل، كل 3 نانومتر بنسبة 7 نانومتر. في هذه الدراسة، ونحن نستخدم قماش الجزيئي 310 بالطول درجات حرارة سطح البحر الداخلية، 24 درجات حرارة سطح البحر بالطول التي تشكل الحدود اليمنى واليسرى، و 28 درجات حرارة سطح البحر نصف طول تشكيل حدود العلوية والسفلية. قماش من 24 اللوالب مزدوجة مرتبطة من قبل عمليات الانتقال وكل الحلزون يحتوي على 28 المنعطفات حلزونية (294 قواعد) وبالتالي يشار إليها باسمو24H × 28T مستطيل قماش. و24H × 28T قماش له وزن جزيئي مماثلة لتلك التي من بنية اوريغامي الحمض النووي التي تم إنشاؤها من فج سقالة M13.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. DNA تسلسل التصميم

  1. استخدام البرمجيات UNIQUIMER 27 لتصميم هيكل SST-محدود عن طريق تحديد عدد من اللوالب مزدوجة، أطوال من أعلى وأسفل الحلزون لكل الحلزون المزدوج، ونمط انتقال لخلق 24H × 28T قماش. بعد تحديد هذه المعايير، ويتضح البناء الشامل (تكوين حبلا وترتيب التكامل) بيانيا في البرنامج.
  2. إنشاء تسلسل للخيوط بنية محددة لتلبية ترتيب التكامل ومتطلبات إضافية (إن وجدت). تصميم تسلسل الحمض النووي عن طريق التقليل من التماثل تسلسل 28 (بالنسبة لمعظم الهياكل).
    1. توليد النيوكليوتيدات (A، C، G و T) واحدة عشوائيا من جانب واحد.
    2. النيوكليوتيدات مباراة مكملة لتلك التي تم إنشاؤها في أعقاب حكم قاعدة الاقتران: من أ إلى T والعكس بالعكس؛ C إلى G والعكس بالعكس.
    3. لا تستخدم شرائح تكرار ما بعد ثمانية أو تسعة النيوكليوتيدات. عندما يكون هذا مندوبتناول شرائح تظهر أثناء التصميم، يتحور النيوكليوتيدات ولدت مؤخرا حتى يتم إعداد متطلبات تكرار القطاعات غير راض.
    4. لا تستخدم أربعة A، C، G أو T قواعد متتالية.
    5. استخدام النيوكليوتيدات مسبقا محددة عند نقاط الربط واحدة الذين تقطعت بهم السبل (على سبيل المثال T وG كما النيوكليوتيدات الحادية والعشرين والثانية والعشرين على التوالي، بالنسبة لمعظم فروع) لتجنب انزلاق القواعد حول نقاط الربط (على سبيل المثال، إذا كان كل وكانت النيوكليوتيدات الحادية والعشرين والثانية والعشرين T، كان من الممكن للالنوكليوتيدات الحادية والعشرين لربط النوكليوتيدات أن النوكليوتيدات الثانية والعشرين من المفترض أن ربط).
  3. تعديل تسلسل الحمض النووي يدويا لوضع العلامات ستربتافيدين، والتحول من المستطيلات في أنابيب، وتشكيل مستطيلات وأنابيب عبر مختلف المستويات المختلفة، ومنع تجميع الناجمة عن المجالات تعرض على طائرة أسرع من الصوت.
    1. استبدال المجالات تعرض على الحدود من قماش الجزيئي مع بولي-T هيئة تنظيم الاتصالاتسنت.
    2. لوضع العلامات ستربتافيدين، تصميم شرائح مقبض (الجزء الإضافي إلحاق حبلا المكون الذي يمكن أن تربط إلى نظيره مكملة مثل حبلا مكافحة مقبض) هذه التي يمكن أن تستوعب حبلا المضادة للمقبض مع 3 'تعديل البيوتين.
    3. لتحويل مستطيل في أنبوب، وإزالة الصفوف العليا والسفلى من المستطيل وإدراج صف جديد الذي يكون التكامل المحدد إلى البلاط المقابلة في اليوم الثاني إلى الصف العلوي والثاني على الصف السفلي درجات حرارة سطح البحر.
    4. للحصول على مجال واحد يتعرض الذين تقطعت بهم السبل من الأشكال المختلفة، مع استبدال بولي-T شرائح 10-11 النيوكليوتيدات طول، أو تغطية من قبل حماة الحافة التي هي مكملة لالمجال المكشوفة وإنهاء مع 10-11 النوكليوتيدات طويلة شرائح بولي-T.

2. إعداد قماش الجزيئية

  1. الحصول على خيوط مكون الحمض النووي لتسلسل محدد يذوب في الماء ريبونوكلياز خالية من oligonucleotiدي المصنعة في أسفل V 96 لوحات جيدة مع [أليغنوكليوتيد تصنيعه على نطاق و10 نانومول مع تحلية القياسية. الطرد المركزي ال 96 لوحات جيدة مع خيوط الحمض النووي لنحو 10 ثانية في 600 ز س.
    1. ماصة 1 ميكرولتر من كل من 362 بئرا مع حمض النووي ل24H × 28T المستطيل الشكل (3A) في 100 ميكرومتر في حبلا (الصانع مواصفات) إلى 2 مل أنبوب اختبار. إضافة 138 ميكرولتر من المقطر H 2 O منزوع الأيونات إلى أنبوب 2 مل اختبار لجعل حل الأسهم من خليط حبلا بتركيز 200 نيوتن متر لكل حبلا.
  2. إضافة 50 ميكرولتر من حل 200 نانومتر الأسهم من خليط حبلا، 10 ميكرولتر من 10X الصلب عازلة A (50 ملي تريس، ودرجة الحموضة 7.9، 10 ملي EDTA، 250 ملي MgCl 2)، و 40 ميكرولتر من المقطر H 2 O منزوع الأيونات إلى 0.2 مل PCR أنبوب. هذا يجعل العينة 100 ميكرولتر من قماش الجزيئي في 1X العازلة الصلب A (5 ملي تريس، ودرجة الحموضة 7.9، 1 ملم EDTA، 25 ملي MgCl 2).
  3. يصلب sampl الدراسيه لمدة 17 ساعة في cycler الحرارية التبريد من 90 ° C إلى 25 ° C. برنامج cycler الحرارية على النحو التالي: المنحدر نزولا من 90 ° C إلى 61 ° C بسرعة ثابتة من 5 دقائق في درجة مئوية. المنحدر نزولا من 60 ° C إلى 25 ° C بسرعة ثابتة من 20 دقيقة في درجة مئوية. واحتضان عند 4 درجات مئوية حتى يمكن أخذ عينة من cycler الحرارية.
  4. إعداد الأصلي 2٪ agarose هلام.
    1. قياس 2.4 غرام من الاغاروز في كوب 600 مل. إضافة 120 مل من 0.5X TBE العازلة (44.5 ملي تريس بورات، ودرجة الحموضة 8.3، 1 ملم EDTA) و 30 مل من الماء المقطر منزوع الأيونات إلى الدورق.
    2. الميكروويف لمدة 3 دقائق (أو 40-60 ثانية أكثر بعد الغليان). تجديد الماء المفقود خلال التبخر بإضافة 30 مل من الماء، مما يساعد على الحفاظ على تركيز الاغاروز في هلام عند 2٪.
    3. دوامة محتويات الكأس لمدة 1 دقيقة في حمام الماء البارد. إضافة 1 مل من 1.2 M MgCl 2 (لجعل 10 ملي MgCl تركيز 2 في هلام) وقبل وصمة عار على خفة دم هلامح 6 ميكرولتر من صبغ SYBR الآمن (1: 20000).
    4. من أجل حل هلام داخل مربع هلام الجافة وتضاف 1.5 مم 12 جيدا الكهربائي للهلام المشط. اسمحوا الحل يصلب لمدة 15 - 30 دقيقة على منصة حتى.
    5. صب عازلة هلام التوالي (44.5 ملي تريس بورات، ودرجة الحموضة 8.3، 1 ملم EDTA، و 10 ملي MgCl 2) في مربع هلام. تحميل 2-3 ميكرولتر من 1 كيلوبايت DNA سلم في بئر من هلام الاغاروز. خلط 4 ميكرولتر من 6X برموفينول صبغة زرقاء (0.25٪ برموفينول الزرقاء، 5 ملي تريس، 1 ملم EDTA، 10 ملي MgCl 2 و 30٪ الجلسرين) مع 20 ميكرولتر من عينة من قماش الجزيئي وتحميل الحل في جانب آخر من هلام الاغاروز.
  5. تشغيل الأصلي 2٪ الاغاروز لمدة 2 ساعة على 100 V في حمام ماء مثلج (برموفينول الأزرق، كما هو موضح باللون الأزرق، يعمل بشكل أسرع من خيوط المكونة لذلك يمكن أن تكون بمثابة مؤشر على أن إذا كان الوقت 2 ساعة تشغيل مناسب).
  6. الصورة الجل باستخدام ماسح ضوئي هلام مع مرشح مناسب لوصمة عار آمنة SYBR (الشكل 2B
  7. على transilluminator الضوء الأزرق، استئصال الفرقة السائدة مع التنقل على غرار عصابة من 1500 أزواج قاعدة DNA سلم 1 كيلو بايت باستخدام شفرة حادة حلاقة نظيفة. ضع قطعة هلام المطلوب (ق) في عمود الدوران ثم سحق هلام الى قطع صغيرة باستخدام مدقة microtube. أجهزة الطرد المركزي في 438 x ج لمدة 3 دقائق في 4 درجات مئوية.
  8. قياس تركيز الحمض النووي باستخدام معمل الأشعة فوق البنفسجية في 260 نانومتر.
    1. استخدام 2 ميكرولتر من الدناز عالى النقاء / المياه ريبونوكلياز مجاني المقطر كما فارغة لمعايرة الجهاز.
    2. استخدام ما يعادل حجم العينة التي تم جمعها من عمود الدوران للحصول على تقدير من تركيز الحمض النووي. فإن قيمة قياس تركيز ("أ" = نانوغرام / ميكرولتر) حصلت على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من 260 نانومتر تساعد في تحديد عامل التخفيف عن AFM والتصوير TEM.
    3. تحويل تركيز يقاس من "أ" (نانوغرام / ميكرولتر) إلى "ب" (نانومتر) بعد ب = أ × 10 6 / (330 &# 215؛ عدد من النيوكليوتيدات).
      ملاحظة: الوزن الجزيئي للالنوكليوتيدات 330 جم / مول. فإن قيمة التركيز المولي تحسب تحديد عامل التخفيف عن AFM وTEM التصوير. أما بالنسبة للحالة 24H × 28T المستطيل، وقياس مشترك لعينة النقاء حوالي 10-60 نانوغرام / ميكرولتر. حيث وصل عدد من النيوكليوتيدات لمثل هذا الهيكل هو 14616 دا، وتركيز المولي ما يقرب من 2-12 نانومتر. يتم تحديد تركيز النهائي من العائد جمع (~ 20 - 50٪) من الطرد المركزي وحجم الفرقة هلام رفعه من (كلما زاد حجم، والمزيد من تمييع العينة المنقى).

3. التصوير الذرية قوة المجهر

  1. تقشر الميكا تعلق على القرص العينة المعدنية باستخدام الاسكتلندي للحصول على سطح مستو وضع القرص العينة على مرحلة التصوير.
  2. إضافة 40 ميكرولتر من 1X العازلة الصلب وتليها 5 ميكرولتر (2-5 نانومتر) من العينة المنقى من 24H × 28Tالمستطيل على سطح الميكا المشقوق حديثا. يسمح هذا المزيج ليستقر لحوالي 2 دقيقة.
  3. تثبيت فؤاد نيتريد السيليكون ناتئ رقاقة على حامل ناتئ. استخدام غيض C الثلاثي (تردد الرنين، و 0 = 40-75 هرتز، وربيع دائم، ك = 0.24 نيوتن متر -1) للتصوير.
  4. صورة عينة في وضع التنصت على السوائل. استخدام المعلمات التصوير التالية لمسح: مسح حجم 2 ميكرون، 1024 خطوط لصالح القرار، ومعدل المسح من 0،5-1 هرتز (الشكل 2C).
  5. إذا لزم الأمر، إضافة 10 ميكرولتر أو أكثر من 10 ملي NiCl 2 الحل لزيادة قوة ملزمة 29 DNA-الميكا.

4. إعداد نموذج لستربتافيدين وصفها

  1. تصميم 24H × 28T المستطيل بحيث يتم دمج فروع مقبض في مواقع محددة لتكون مكملة لفروع مكافحة مقبض مع تعديل البيوتين، والتي بدورها تكون قادرة على ربط streptavid يدويافي على وجه التحديد.
    1. تعديل قماش الجزيئي عن طريق ربط "الجزء 17 النوكليوتيدات 3 الذي يتكون من سلسلة يومين النوكليوتيدات (TT) كفاصل ومقبض 15 النوكليوتيدات (GGAAGGGATGGAGGA) إلى البلاط 14 في الصف العلوي و 14 البلاط في الجزء السفلي صف من المستطيل الشكل (3A) لتسمية الحدود. هذا التسلسل هو مكمل ل3 'البيوتين تعديل حبلا مكافحة مقبض (TCCTCCATCCCTTCC البيوتين).
  2. لوصفها الداخلي، ونعلق الجزء 3 "17 النوكليوتيدات إلى 8 البلاط الداخلية و 6 البلاط حدود المستطيل الشكل (4A).
    1. مزيج من 28 فروع مع مقابض (الوسم الحدود) مع بقية فروع المكونة لل24H × المستطيل 28T (334 فروع) لتقديم 200 نانومتر حل سهم. مزيج من 14 فروع مع مقابض (وضع العلامات الداخلي) مع بقية فروع المكونة لل24H × المستطيل 28T (348 فروع) للحصول على 200 نانومتر حل سهم.
  3. لبووضع العلامات undary، إضافة 50 ميكرولتر من 200 نانومتر حل الأسهم للفروع، 6 ميكرولتر من 100 ميكرومتر البيوتين تعديل مسارات المضادة للمقبض، 10 ميكرولتر من 10X الصلب عازلة A، و 34 ميكرولتر من الماء المقطر منزوع الأيونات إلى 0،1-0،2 مل PCR أنبوب اختبار. التركيز النهائي من حبلا العنصر هو 100 نانومتر وتركيز النهائي من حبلا تعديل المضادة للمقبض البيوتين هو 6000 نانومتر. لاحظ أن 28 جزيئات مضادة للتعامل مع البيوتين تعديل حبلا ربط إلى 24H × 28T المستطيل ذلك حبلا المضادة للتعامل مع البيوتين المعدلة في أكثر من 100٪ لجعل الربط مواتية.
  4. لوصفها الداخلي، إضافة 50 ميكرولتر من 200 نانومتر حل سهم فروع و 3 ميكرولتر من مكافحة تعامل مع البيوتين حبلا الداخلي تعديل في 100 ميكرومتر، 10 ميكرولتر من 10X العازلة الصلب A، 37 ميكرولتر من الماء المقطر منزوع الأيونات إلى 0.1 - 0.2 مل PCR أنبوب اختبار. التركيز النهائي من حبلا العنصر هو 100 نانومتر وتركيز النهائي للمكافحة مقبض البيوتين modifi إد حبلا هو 3000 نانومتر. لاحظ أن 14 جزيئات مضادة للمقبض البيوتين تعديل حبلا ربط إلى 24H × 28T المستطيل بحيث المضادة للتعامل مع البيوتين حبلا تعديل ما يزيد عن 100٪ لجعل الربط مواتية.
  5. يصلب كل من العينات في cycler الحرارية لمدة 17 ساعة باستخدام الخطوات الموضحة في 2.3.
  6. إعداد الأصلي 2٪ هلام الاغاروز كما هو موضح في الخطوات 2.4.
  7. تنقية العينتين كما هو موضح في الخطوات 2.5.
  8. قياس تركيزات الهياكل DNA المطلوب كما هو موضح في الخطوات 2.6.

5. الذرية قوة المجهر لوصفها ستربتافيدين

  1. صورة كل عينة باستخدام AFM كما هو موضح في الخطوة 3 (أرقام 3B و 4B).
  2. بعد الجولة الأولى من التصوير، وإضافة 40 ميكرولتر من 1X العازلة الصلب وتليها 1 ميكرولتر من ستربتافيدين في 10 ملغ / مل للعينة. يسمح هذا المزيج ليستقر لحوالي 2 دقيقة قبل reimaging (أرقام 3C و4C).
_title "> 6. تحويل مستطيل في أنبوب

  1. من أجل تصميم أنبوب استنادا إلى المستطيل، والحفاظ على كل من درجات حرارة سطح البحر مكون في مكان باستثناء الصفوف العليا والسفلى. إدخال صف جديد التي تم تصميمها بواسطة وصل أعلى وأسفل البلاط نصف الأعمدة كل منهما إلى cyclize المستطيل الأصلي في أنبوب التشكل (الشكل 5A) درجات حرارة سطح البحر.
  2. مزيج من صف جديد من خيوط (14 فروع) مع خيوط المكونة لل24H × 28T المستطيل باستثناء الصفوف العليا والسفلى (336 فروع) للحصول على 200 نانومتر حل سهم.
  3. اتبع تنقية هلام خطوات 2،2-2،7 (الشكل 5B).

7. نقل الكترون المجهر التصوير

  1. تزن 0.06 غرام من اليورانيل فورمات في 3 مل من الماء المقطر لإعداد 2٪ اليورانيل مائي حل فورمات وصمة عار. تصفية 2٪ المائية اليورانيل فورمات حل وصمة عار باستخدام 0.2 ميكرومتر مرشح لتولي المحاقن.
    1. إضافة 5 ميكرولتر من5 N هيدروكسيد الصوديوم إلى 1 مل من محلول صمة عار تصفيتها. دوامة لفترة وجيزة الحل وأجهزة الطرد المركزي في 20000 ز س.
  2. توهج تصريف شبكات الكربون المغلفة (الجانب المغلفة تواجه متابعة) بالإعدادات التالية: 25 مللي أمبير، 45 ثانية، 0.1 ميللي بار، والسلبية عالية التوتر قطبية.
  3. استخدام ملقط ذاتية الإغلاق للاستيلاء على الشبكة تعامل توهج مفرغ من الحافة.
  4. ماصة 3.5 ميكرولتر من العينة على الشبكة لمدة 4 دقائق. استخدام قطعة من ورق الترشيح لالفتيل قبالة عينة من خلال جلب ورقة الترشيح في اتصال مع شبكة من الجانب.
  5. على الفور إضافة 3.5 ميكرولتر من الحل وصمة عار على الشبكة لمدة 1 دقيقة.
  6. الفتيل قبالة صمة عار كما هو الحال في 7،4 وعقد ورقة الترشيح ضد شبكة ل1-2 دقيقة.
  7. نقل الشبكة لصاحب العينة TEM والصورة باستخدام JEOL حركة العدل والمساواة-1400 تعمل في 80 كيلو فولت مع التكبير تتراوح ما بين 10 إلى 80 K K (الشكل 5C).

8. بناء الأشكال التعسفية باستخدام Moleculع قماش

  1. تحديد شكل وتحديد مسارات التي تتوافق مع الشكل على قماش الجزيئي. لشكل مثلث على سبيل المثال، حدد 206 من 362 فروع للقماش الجزيئي.
  2. استبدال المجال يتعرض (وهذا هو، على طول وتر المثلث) مع قطعة بولي-T 10-11 النيوكليوتيدات طويلة (تصميم 1 في الشكل 6A)، أو إضافة حافة الحامي أنه مكمل للالمجال المكشوفة وإنهائه مع 10 - شريحة طويلة بولي-T 11 النوكليوتيدات (تصميم 2 في الشكل 6A) لمنع التجميع.
    ملاحظة: ببساطة والصلب في درجات حرارة سطح البحر التي تتوافق مع بكسل للمثلث (دون استخدام خيوط حامية) سوف يؤدي إلى تجميع وليس متميزة تشكيل الفرقة المنتج على مادة هلامية. استخدام تصميم حافة الحامي لمختلف الأشكال كما هو أكثر كفاءة، من الموارد؛ فهي تتطلب سوى أربع مجموعات إضافية من خيوط (الشكل 6C) بالمقارنة مع 14 مجموعات إضافية في تصميم استبدال (شملت رقمالبريد 6B).
  3. إنشاء مكتبة حبلا لوحة زيتية على قماش الجزيئي 310 بكسل والذي يتضمن مجموعة أساسية (قماش 362 طائرة أسرع من الصوت)، مجموعة 1 * (حافة حماة التي تربط إلى مجال 1 لطائرة أسرع من الصوت)، مجموعة 2 * (حافة حماة التي ترتبط بالمجال 2 لطائرة أسرع من الصوت)، تعيين 3 * (حافة حماة التي تربط إلى مجال 3 من طائرة أسرع من الصوت)، وتعيين 4 * (حافة حماة التي تربط إلى مجال 4 من طائرة أسرع من الصوت) لإعطاء ما مجموعه 1344 حافة حماة.
  4. أجهزة الطرد المركزي ال 96 لوحات جيدة لمختلف مجموعات لنحو 10 ثانية. الماصة من فروع المطلوب من لوحات من أجل جعل حل الأسهم لشكل معين.
    1. لشكل مثلث مع حماة الحافة، ماصة 1 ميكرولتر من 206 خيوط من مجموعة أساسية، 0 من مجموعة 1 *، 0 من مجموعة 2 *، 0 من مجموعة 3 * و 24 فروع من مجموعة 4 * في 2 مل الطرد المركزي أنبوب. إضافة 20 ميكرولتر من الماء المقطر منزوع الأيونات إلى أنبوب لتقديم 400 نانومتر حل الأسهم للحمض النووي.
  5. إضافة 50 ميكرولتر من حل 400 نانومتر الأسهم من سترا DNA إدارة الأمن الوطني، و 10 ميكرولتر من 10X العازلة الصلب B (50 ملي تريس، ودرجة الحموضة 7.9، 10 ملي EDTA، 125 ملي MgCl 2) حل سهم و 40 ميكرولتر المقطر H 2 O منزوع الأيونات إلى 0.2 مل PCR أنبوب. هذا يجعل العينة 100 ميكرولتر من المثلث في 1X العازلة الصلب B (5 ملي تريس، ودرجة الحموضة 7.9، 1 ملم EDTA، 12.5 ملي MgCl 2) مع خيوط بتركيز حوالي 200 نانومتر في حبلا.
  6. يصلب الخليط في cycler الحرارية لمدة 17 ساعة كما هو موضح في الخطوة 2.3.
  7. إعداد الأصلي 2٪ هلام الاغاروز كما هو موضح في الخطوة 2.4.
  8. تنقية العينة كما هو موضح في الخطوة 2.5.
  9. قياس تركيز الحمض النووي كما هو موضح في الخطوة 2.6.
  10. صورة العينة تحت AFM كما هو موضح في الخطوة 3 (الشكل 7C و7D).
  11. اختيار ومزج الخيوط لأشكال مختلفة باستخدام مكتبة حبلا نفسها. يصلب الحلول المختلفة والجمع بين عينات تنقيته من الأشكال المختلفة لتوفير الوقت أثناء AFM التصوير.
jove_title "> 9 الاختياري: روبوت الآلي من تصميم الشكل وخلط السائل

  1. استخدام برنامج MATLAB مخصصة للمساعدة في تصميم الأشكال المعقدة.
  2. استخدام البرنامج لتقديم إرشادات في شكل تسلسل pipetting للمعالج روبوت السائل. استخدام معالج السائل الروبوت لتحديد ومزج الخيوط التي تشكل شكل الهدف.
    تم تصميم الشكل الآلي وحبلا خلط للحد من الأخطاء البشرية وجعل البناء أقل كثافة عمالية: ملاحظة.

10. المستطيلات وأنابيب عبر مستويات مختلفة

  1. بناء مختلفة مستطيلات الحجم (الشكل 10) ببساطة عن طريق تغيير عدد من اللوالب موازية (H) وعدد لفات حلزونية (T).
  2. اتبع الخطوة 3 لحجم المستطيل المحدد.
  3. اتبع الخطوة 6 لأنبوب حجم معين.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

فإن التجميع الذاتي للدرجات حرارة سطح البحر (الشكل 1) تسفر عن 24H × 28T المستطيل، كما هو موضح في الشكل (2). تسلسل الحمض النووي لدرجات حرارة سطح البحر مختلفة يمكن تعديلها / الأمثل لتمكين وضع العلامات ستربتافيدين (الشكل 3 و 4)، وتحول ل المستطيل في أنبوب (الشكل 5)، وبرمجة التجميع الذاتي للدرجات حرارة سطح البحر لتشكيل الأنابيب والمستطيلات ذات أحجام مختلفة (الشكل 10)، وبناء الأشكال التعسفية 2D باستخدام قماش الجزيئي (الشكل 8). تم اختبار تصميمين (تصميم الاستبدال نطاق وتصميم حافة الحامي) كحلول لتجميع جنبا إلى جنب المجالات المكشوفة من الأشكال التعسفية (الشكل 7). كل من التصاميم لديها مقارنة العائد جل والسلامة الهيكلية، ولكن تصميم حافة الحامي هو أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنه يتطلب نوعا مساعدة أقل (الشكل 6).قطف حبلا والاختلاط يمكن أن يكون آليا، كما هو مبين في الشكلين 9 للحد من الأخطاء البشرية وتوفير الوقت.

الشكل 1
الشكل 1. الذاتي تجميع الأشكال الجزيئية باستخدام بلاط واحدة الذين تقطعت بهم السبل. (A) وعزر SST الكنسي، مقتبسة من 12 (B) اليسار والوسط: اثنان تصوير درجات حرارة سطح البحر تجميعها. درجات حرارة سطح البحر الداخلية لديها كامل طول 42 قواعد ويطلق عليها "U"، بينما درجات حرارة سطح البحر الحدود لها 21 القواعد ويطلق عليها "L". في الرسم البياني الأيسر، والألوان تميز مختلف المجالات. في الرسم البياني الأوسط، ألوان تميز مسارات مختلفة. الحق: A التخطيطي لعرض جدار من الطوب هياكل طائرة أسرع من الصوت. الطوب السميكة درجات حرارة سطح البحر كاملة والطوب رقيقة هي درجات حرارة سطح البحر الحدود. حواف مدورة تشير إلى أي الاقتران التكميلي. كما في الشكل الأوسط، والألوان تميز البلاط الفردية. في كل دياجالكباش، كل البلاط لديه تسلسل فريد من نوعه. (C) حجب تشكيلة مناسبة من خيوط من مجموعة SST المكونة لتصميم مستطيل في نتائج الرقم ب في تشكيل الشكل المطلوب مختلفة مثل مثلث (يسار) أو حلقة مستطيلة (يمين). (D) تصميم أنبوب مع عرض محددة سلفا والطول. (E) نظرا بركة توليفها قبل متواليات طائرة أسرع من الصوت (أعلى)، والأشكال التعسفية (القاع) ويمكن تصميم طريق اختيار مجموعة فرعية من خيوط ل استخدامها في خليط حبلا (بكسل زرقاء داكنة) والقضاء على ما تبقى (بكسل الضوء الأزرق). تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
تصميم وصورة AFM من 24H × 28T مستطيل. (A) رسم تخطيطي ل24H × 28T المستطيل. ويرد عرض التكبير في أيضا للهيكل المحلية تفصيلا. الترتيب الجزء طائرة أسرع من الصوت الفردي هو إما 10 الإقليم الشمالي - الشمالي 11 - 11 الإقليم الشمالي - 10 الإقليم الشمالي (على سبيل المثال، a2.13-b2.13-a1.13 * -b1.12 *) أو 11 الإقليم الشمالي - 10 NT- 10 الإقليم الشمالي - 11 الإقليم الشمالي (على سبيل المثال، a3.12-b3.12-a2.13 * -b2.12 *). مثلثات على الجانب الأيسر من المستطيل تشير إلى الصفوف مع ترتيب 10nt-11nt-11nt-10nt طائرة أسرع من الصوت. في درجات حرارة سطح البحر الداخلية الأخرى لديها 11 الإقليم الشمالي - الشمالي 10 -10 NT- 11 الإقليم الشمالي بدلا من ذلك (الإقليم الشمالي هو اختصار ل النوكليوتيدات). منذ 24H × 28T طائرة أسرع من الصوت المستطيل له أبعاد مماثلة لبنية اوريغامي الحمض النووي، والمعيار قدم في عمل اوريغامي DNA والنظر في طائرة أسرع من الصوت المستطيل "بشكل جيد" إذا كان لديه أي عيب في المخطط المتوقع ان يتجاوز 15 نانومتر في قطر اعتمد. بالإضافة إلى ذلك، "بشكل جيد" الهيكل المستطيل هكتاركان مطلوبا الصورة جود ثقوب في باطنها أكبر من 10 نانومتر في القطر. ووفقا لمعايير المذكورة أعلاه، تم الحصول على "تشكيل-جيدا" نسبة 55٪ (N = 163). A النجمة الحمراء (*) إلى الزاوية السفلية اليسرى من المستطيل هنا. (B) 2٪ الأصلي الاغاروز الكهربائي للهلام. U، غير المكرر. P، المنقى (عن طريق استخراج الهلام من حارة U) (C) AFM صورة بنية شعرية. (حجم المسح الضوئي: 2 ميكرون × 2 ميكرون). تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. الحدود وسمها 24H × 28T مستطيل. (A) رسم تخطيطي لثنائية محددةotin المسمى 24H × 28T المستطيل. خيوط الضوء باللون الأزرق هي خيوط التعامل معها. أبرزت فروع في الحمراء هي فروع لمكافحة مقبض المسمى مع 3 'البيوتين (النقاط السوداء). ويصور ستربتافيدين باعتبارها الكرة البرتقالية صورة (B) AFM قبل أن يضيف (حجم المسح الضوئي: 1 ميكرون × 1 ميكرومتر) ستربتافيدين. (C) AFM الصورة بعد إضافة ستربتافيدين (حجم المسح الضوئي: 1 ميكرون × 1 ميكرومتر). أقحم، وهو رأي التكبير في إظهار العلامات الناجحة. ملاحظة يبدو أن ستربتافيدين إما بقع بيضاء أو المشارب بسبب ارتفاعها المطروحة. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الرقم 4. في ternal وسمها 24H × 28T مستطيل. (A) رسم تخطيطي للالبيوتين المسمى 24H محددة × 28T المستطيل. خيوط الضوء باللون الأزرق هي خيوط التعامل معها. أبرزت فروع في الحمراء هي فروع لمكافحة مقبض المسمى مع 3 'البيوتين (النقاط السوداء). ويصور ستربتافيدين باعتبارها الكرة البرتقالية صورة (B) AFM قبل أن يضيف (حجم المسح الضوئي: 1 ميكرون × 1 ميكرومتر) ستربتافيدين. (C) AFM الصورة بعد إضافة ستربتافيدين (حجم المسح الضوئي: 1 ميكرون × 1 ميكرومتر). أقحم، وهو رأي التكبير في إظهار العلامات الناجحة. ملاحظة يبدو أن ستربتافيدين إما بقع بيضاء أو المشارب بسبب الارتفاعات التي أثيرت. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

في صفحة = "دائما"> الرقم 5
الرقم 5. تصميم وصورة TEM من 24H × 28T أنبوب. (A) رسم تخطيطي ل24H × 28T برميل. اثنين التكبير في وجهات النظر في الجزء العلوي والسفلي تظهر الهويات شريحة مفصلة. لاحظ أن قطاعات a24.x * (على سبيل المثال، a24.13 *) وb24.x * (على سبيل المثال، b24.12 *) من الصف العلوي مكملة لقطاعات a24.x (على سبيل المثال، a24.13) وb24.x (على سبيل المثال، b24.12) من الصف السفلي؛ ومن المتوقع أن يؤدي هذا التكامل في تشكيل هيكل أنبوبي. (B) 2٪ الأصلي الاغاروز الكهربائي للهلام. U، غير المكرر. P، المنقى (عن طريق استخراج الهلام من حارة U) (C) صورة TEM لهيكل برميل (شريط مقياس: 100 نانومتر). تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26.ighres.jpg "الهدف =" _ فارغة "> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6. تصميمين لمنع تجميع تحدثها مكشوف مثبت المجالات. (A) مظاهرة جنبا إلى جنب طريقتين لتغطية المجالات عرضة للخطر. يشار المجال لزجة المفردة (المجال 4) مع الأحمر، مربع متقطع. تصميم 1 هو تصميم استبدال المجال الذي يتم استبدال المجال المفردة التي كتبها مجال بولي-T (كما هو موضح باللون الأحمر والمسمى "T"). تصميم 2 هو تصميم حافة الحامي، والذي ينطوي تغطي المجال المفردة مع حبلا حافة الحامي (كما هو موضح باللون الأحمر والمسمى "T-4 *"). يتكون حبلا حامي حافة الباب بولي-T واستكمالا لالمجال عرضة للخطر. (B) تكوينات الحدود الممكنة المختلفة المرتبطة الاستبدال مجال (تصميم 1).هناك 14 طرق مختلفة لطائرة أسرع من الصوت الداخلي (كما هو موضح باللون الأزرق) يمكن أن تترك مجال تتعرض أو المجالات. وتظهر بدائل حبلا المناسبة باللون الأحمر لكل حالة. (C) تصميم حافة الحامي (تصميم 2). واحد SST الداخلي (الأزرق) يتطلب سوى أربعة فروع حافة الحامي (أحمر) لتغطية المجالات يتعرض استخدام هذا التصميم. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. تصميمين لمثلث طائرة أسرع من الصوت. (A) و (B) تصور الخطط على أساس التصميم 1 (استبدال المجال) وتصميم 2 (حافة الحامي) في الشكل رقم 8، على التوالي. ويصور A المنطقة بولي-T (T10 T11 أو في الشكل) كمازاوية مستديرة في الرسم البياني كتلة. يظهر أقحم وجهة نظر تضخيم للهيكل أشار مع مربع متقطع. الحانات النطاق، 100 نانومتر. (C) و (D) هي الصور AFM. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26.

الرقم 8
الرقم 8. رسم تخطيطي وAFM صور من 100 أشكال مختلفة. يتم عرض التصاميم هيكل في لوحات كبار. التلوين الأزرق الفاتح يشير إلى خيوط قماش استبعاده من الخليط في حين يشير التلوين الأزرق الداكن شملت فروع. من أجل الوضوح، يتم حذف خيوط حافة الحامي. وأظهرت صورة AFM المقابلة من كل هيكل أدناه تصميمها. كل صورة هو 150 نانومتر × 150 نانومتر في المنطقة. هناك 100 أشكال فريدة من نوعها. وشملت هي 10 الأرقام العربية، وحروف 26 من الأبجدية اللاتينية، 23 علامات الترقيم وkeyboaرموز الثالثة، 10 الرموز، 9 الرموز الفلكية، 6 أحرف الصينية، والعديد من الرموز المتنوعة. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9
الرقم 9. روبوت أتمتة تدفق الرسم. يصور هذا الرسم البياني سير العمل استخدامها لأتمتة عملية الخلط. أولا، يتم استخدام برنامج مخصص MATLAB لتصميم الشكل المطلوب. مرة أخرى، المستطيلات الزرقاء الداكنة تشير إلى خيوط ليتم تضمينها في الخليط. بعد الانتهاء من تصميم وإخراج البرنامج مجموعة من التعليمات pipetting للمعالج السائل الروبوتية. الروبوت الماصات تركيزات الصحيحة من فروع المناسبة لشكل واحد معين إلى بلاتالبريد بشكل جيد. الخليط ثم يخضع احدة الصلب وعاء، تليها AFM التصوير من الأشكال الناتجة عن ذلك. (تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26). يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 10
الرقم 10. الذاتي جمعية المستطيلات وأنابيب عبر مستويات مختلفة. (A) الصور AFM من المستطيلات طائرة أسرع من الصوت بما يلي تصميم الأبعاد (من اليسار إلى اليمين): 4H × 4T، 6H × 7T، 10H × 10T، 14T × 12H، 18H × 20T، 28T × 24H، 36H و× 34T ( B) الأوزان الجزيئية من الهياكل على مقياس لوغاريتمي. النجمة تدل على وزن M13 DNA هيكل اوريغامي نموذجي كمرجع. (C) وصور TEMأنابيب طائرة أسرع من الصوت مع الأبعاد مصممة التالية (من اليسار إلى اليمين): 8H × 28T، 8H × 55T، 8H × 84T، 28T × 24H، 12H و× 177T. تظهر كل الحانات نطاق 100 نانومتر. تم تعديل هذا الرقم من الرقم المنشور سابقا 26. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في خطوة تشكيل هيكل، فمن المهم للحفاظ على التركيز المناسب من الكاتيونات المغنيسيوم (على سبيل المثال، 15 ملم) في خليط حبلا الحمض النووي DNA لالنانو تجميع ذاتي. وبالمثل، في خطوة توصيف الجل الاغاروز / تنقية، فمن المهم للحفاظ على تركيز الأيونات الموجبة المغنيسيوم المناسب (على سبيل المثال، 10 ملم) في هلام وعازلة هلام التوالي للاحتفاظ النانو DNA خلال الكهربائي. ل24H × هيكل 28T المستطيل، اختبرنا الصلب في تركيزات مختلفة مغ ++ وجدت أن هيكل شكلت عادة في حدود 10-30 ملي المغنيسيوم ++ (مع أفضل عائد تشكيل مع حوالي 20 ملي المغنيسيوم ++).

على عكس هيكل اوريغامي scaffolded، وهيكل طائرة أسرع من الصوت لديها وحدات الهندسة المعمارية. الأشكال المختلفة التي يمكن أن تصمم من نفس قماش من قبل اختيار فرعية مناسبة من البلاط طائرة أسرع من الصوت. بالإضافة إلى ذلك، يتم تجميع هيكل طائرة أسرع من الصوت جيئة وذهابام جدائل الحمض النووي الاصطناعية قصيرة فقط، وليس فيها سقالة الطويلة التي تستخدم في نهج اوريغامي. لذلك، لا يقتصر حجم هيكل طائرة أسرع من الصوت من طول السقالة المتاحة. ومع ذلك، في حين أن نهج اوريغامي الحمض النووي يمكن في كثير من الأحيان يكون الأمثل لإنتاج هياكل إما مطوية أو أحادية غير المطوية، طائرة أسرع من الصوت قد يؤدي في هياكل تشكلت جزئيا، وبالتالي قد تتطلب تنقية هلام لاستخدامها لاحقا. بالإضافة إلى ذلك، نظرا لعدم وجود حبلا سقالة، يمكن للهيكل طائرة أسرع من الصوت أن يكون أكثر "هش" من نظيرتها اوريغامي DNA. كل من نهج طائرة أسرع من الصوت والنهج اوريغامي DNA تتطور بسرعة، وينصح المستخدم لاختيار النهج الذي يناسب احتياجاته الوظيفية معينة الأفضل.

ومن الملفت للنظر أن مئات أحادية صغيرة بوساطة إلا من خلال التفاعلات المحلية ملزمة يمكن تجميع الذات في شكل العالمي المنصوص عليها، كما يدل على ذلك النهج طائرة أسرع من الصوت. المبادئ الأساسية المبينة في نهج شو طائرة أسرع من الصوتيونيتبول يكون للتعميم على مواد بجانب حمض النووي، والطريقة الأساسية الموضحة في هذه المقالة، بعد التعديل المناسب، يجب تمكين المنشآت لهياكل معقدة تجميع الذاتي من المواد المتنوعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

وقد تم تمويل هذا العمل من قبل مكتب برنامج باحث بحوث البحرية يونغ جائزة N000141110914، مكتب بحوث البحرية غرانت N000141010827، NSF التوظيف جائزة CCF1054898، مبتكر جديد جائزة 1DP2OD007292 مدير معاهد الصحة القومية ومعهد ويس لوحي بيولوجيا صندوق بدء التشغيل كلية الهندسة (لPY) و مركز صندوق بدء التشغيل علوم الحياة ل(لBW) تسينغهوا-بكين.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
DNA Strands  Integrated DNA Technology Section 3.1
SYBR Safe DNA gel stain Invitrogen S33102 Section 3.4.2
Freeze'N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns BIO-RAD 731-6166 Section 3.6
Bruker's Sharp Nitride Lever Probes Bruker AFM Probes SNL10 Section 4.3
Safe Imager 2.0 Blue Light Transilluminator Invitrogen G6600 Section 3.6
Centrifuge 5430R Eppendorf 5428 000.414 Section 3.6
Transmission Electron Microscope  Jeol Jem 1400 Section 7.4
Multimode 8 Veeco Section 4
Typhoon FLA 9000 Laser Scanner GE Heathcare Life Sciences 28-9558-08 Section 3.5
Ultrapure Distilled water Invitrogen 10977-023 Section 3.7.1
Mica disk SPI Supplies 12001-26-2 Section 4.1
Steel mounting disk Ted Pella, Inc. 16218 Section 4.1
carbon coated copper grid for TEM Electron Microscopy Sciences FCF400-Cu Section 7.2
tweezers Dumont 0203-N5AC-PO Section 7.31
glow discharge system Quorum Technologies K100X Section 7.2
DNA Engine Tetrad 2 Peltier Thermal Cycler BIO-RAD PTC–0240G Section 3.3
Owl Easycast B2 Mini Gel Electrophoresis Systems ThermoScientific B2 Section 3.4.3
Seekam LE Agarose 500G Lonza 50004 Section 3.4.1
GeneRuler 1kb Plus DNA Ladder, Ready-To-Use 75-20000bp ThermoScientific SM1333 Section 3.4.4
Nanodrop 2000c UV-vis Spectrophotometer ThermoScientific Section 3.7
0.2 um filter Corning Inc. 431219 Section 7.1.2

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Seeman, N. C. Nucleic acid junctions and lattices. J. Theor. Biol. 99 (2), 237-247 (1982).
  2. Fu, T. J., Seeman, N. C. DNA double-crossover molecules. Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).
  3. 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).
  4. Yan, H., Park, S. H., Finkelstein, G., Reif, J. H., LaBean, T. H. DNA-templated self-assembly of protein arrays and highly conductive nanowires. Science. 301 (5641), 1882-1884 (2003).
  5. Rothemund, P. W. K., Papadakis, N., Winfree, E. Algorithmic self-assembly of DNA Sierpinski triangles. PLoS Biol. 2 (12), e424 (2004).
  6. 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).
  7. Chworos, A., et al. Building programmable jigsaw puzzles with RNA. Science. 306 (5704), 2068-2072 (2004).
  8. Park, S. H., et al. Finite-size, fully-addressable DNA tile lattices formed by hierarchical assembly procedures. Angew. Chem. Int. Ed. 45 (5), 735-739 (2006).
  9. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).
  10. Schulman, R., Winfree, E. Synthesis of crystals with a programmable kinetic barrier to nucleation. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 104 (39), 15236-15241 (2007).
  11. He, Y., et al. Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra. Nature. 452 (7184), 198-201 (2008).
  12. Yin, P., et al. Programming DNA tube circumferences. Science. 321 (5890), 824-826 (2008).
  13. Sharma, J., et al. Control of self-assembly of DNA tubules through integration of gold nanoparticles. Science. 323 (5910), 112-116 (2009).
  14. 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).
  15. Andersen, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459 (7243), 73-76 (2009).
  16. Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes. Science. 325 (5941), 725-730 (2009).
  17. Zheng, J. P., et al. From molecular to macroscopic via the rational design of self-assembled 3D. DNA crystal. Nature. 461 (7260), 74-77 (2009).
  18. Han, D., et al. DNA origami with complex curvatures in three-dimensional space. Science. 332 (6024), 342-346 (2011).
  19. Liu, W., Zhong, H., Wang, R., Seeman, N. C. Crystalline two-dimensional DNA origami arrays. Angew. Chem. Int. Ed. 50 (1), 264-267 (2011).
  20. Zhao, Z., Liu, Y., Yan, H. Organizing DNA origami tiles into larger structures using preformed scaffold frames. Nano Lett. 11 (7), 2997-3002 (2011).
  21. Woo, S., Rothemund, P. Programmable molecular recognition based on the geometry of DNA nanostructures. Nat. Chem. 3 (8), 620-627 (2011).
  22. 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).
  23. Lin, C., Liu, Y., Rinker, S., Yan, H. DNA tile based self-assembly: building complex nanoarchitectures. ChemPhysChem. 7 (8), 1641-1647 (2006).
  24. Seeman, N. C. Nanomaterials based on DNA. Annu. Rev. Biochem. 79 (1), 65-87 (2010).
  25. Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. DNA origami: a quantum leap for self-assembly of complex structures. Chem. Soc. Rev. 40 (12), 5636-5646 (2011).
  26. Wei, B., Dai, M., Yin, P. Complex Shapes self-assembled from single stranded DNA tiles. Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).
  27. Wei, B., Wang, Z., Mi, Y. Uniquimer: software of de novo DNA sequence generation for DNA self-assembly: an introduction and the related applications in DNA self-assembly. J. Comput. Theor. Nanosci. 4 (1), 133-141 (2007).
  28. Seeman, N. C. De novo design of sequences for nucleic acid structural engineering. J. Biomol. Struct. Dyn. 8 (3), 573-581 (1990).
  29. Hansma, H. G., Laney, D. E. DNA binding to mica correlates with cationic radius: assay by atomic force microscopy. Biophys. J. 70 (4), 1933-1939 (1996).
  30. Seelig, G., Soloveichik, D., Zhang, D. Y., Winfree, E. Enzyme-free nucleic acid logic circuits. Science. 314 (5805), 1585-1588 (2006).
  31. Yin, P., Choi, H. M. T., Calvert, C. R., Pierce, N. A. Programming biomolecular self-assembly pathways. Nature. 451 (7176), 318-322 (2008).

Tags

الكيمياء، العدد 99، التجميع الذاتي، والبلاط DNA، والبلاط واحد الذين تقطعت بهم السبل، قماش الجزيئية، بكسل الجزيئي، برمجة النانو، تكنولوجيا النانو DNA
التجميع الذاتي من الأشكال ثنائية الأبعاد المعقدة من البلاط DNA المفرد الذين تقطعت بهم السبل
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wei, B., Vhudzijena, M. K.,… More

Wei, B., Vhudzijena, M. K., Robaszewski, J., Yin, P. Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles. J. Vis. Exp. (99), e52486, doi:10.3791/52486 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter