DNA 종이 접기에서 바이오 반응 로봇을 설계
Summary
DNA 종이 접기 DNA 분자의 자기 조립을 프로그래밍하여 정확한 나노 물체를 제조하기위한 강력한 방법입니다. 여기, 우리는 DNA 종이 접기는 생물학적 신호를 감지하고 모양이 연속적으로 원하는 효과를 전달, 이동하여 응답 할 수있는 로봇 로봇을 설계에 활용 될 수있는 방법에 대해 설명합니다.
Abstract
핵산일까요 다재다능하다. 생물 정보 1 저장 매체로 그들의 자연적인 역할뿐만 아니라, 그들은 병렬 컴퓨팅 2,3에 활용 될 수 생물의 인식 및 분자 또는 세포 표적 4,5 결합, 화학 반응에게 6,7을 촉진하고, 계산 된 응답을 생성 시스템 8,9. 중요한 것은, 핵산 원하는 효과를 발휘하기 위해서는 사전 반응 생물학적 신호의 감지를 연결하는 하나의 로봇이 모든 놀라운 기능의 통합을 가능하게 2D 및 3D 구조를 10-12로 자기 조립 (self-assembly)을 프로그래밍 할 수 있습니다.
핵산에서 도형을 만들어 처음으로 시먼 (13)에 의해 제안되었으며,이 주제에 대한 몇 가지 변화는 이후 다양한 기술에게 11,12,14,15를 사용하여 실현되었다. 그러나 가장 중요한이 되나 비계 DNA 종이 접기, 아마도 Rothemund에 의해 제안 된 하나16. 이 기법에서는, 긴 (> 7,000 기지) 단일 가닥 DNA '발판'의 폴딩은 '스테이플'라고 짧은 보완 가닥의 수백에 의해 원하는 형태로 전달된다. 접는는 온도 열처리 램프에 의해 수행됩니다. 이 기술은 성공적으로 놀라운 정밀도와 안정성을 가진 2 차원 도형의 다양한 배열의 생성에 증명되었다. DNA 종이 접기는 나중에도 17,18으로 3D로 확장되었다.
현재 문서는 더글라스와 동료에 의해 개발 caDNAno 2.0 소프트웨어 19에 초점을 맞출 것이다. caDNAno는 다양한 기능을 갖춘 2D 및 3D DNA 종이 접기 모양의 디자인을 가능하게하는 강력하고 사용자 친화적 인 CAD 도구입니다. 설계 과정은 비교적 간단하고 효율적으로 만드는 DNA 구조에 대한 체계적이고 정확한 추상화 방식에 의존합니다.
본 논문에서 우리는 DNA 종이 접기 NA의 디자인을 보여최근 20 설명했습니다 norobot. 이 로봇은 작업을 수행하기 위해, 작동을 감지 링크되었음을 의미에서 '로봇'입니다. 우리는 다양한 감지 방식은 구조에 통합 할 수있는 방법을 설명하고, 어떻게이 원하는 효과를 전달 할 수 있습니다. 마지막으로 우리는 설계 형상의 기계적 특성을 시뮬레이션 Cando 21을 사용합니다. 우리가 논의 개념은 여러 작업 및 설정에 적용 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
DNA 종이 접기는 우리가 나노 스케일에서 임의의 기능을 정확하게 정의 된 개체를 조작 할 수 있습니다. 중요한 다음 단계는이 디자인에 기능 통합 될 것입니다. 많은 응용 프로그램과 도전이 기술로 해결 될 수 있지만 이러한 DNA의 자연 환경을 대표로, DNA 종이 접기의 치료 및 과학 로봇 제작에 특별한 관심이있다. DNA는 이미 유전 정보 저장 매체로 세포에서 분자 기계와 인터페이스를 제공합니다….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 매우 가치있는 토론과 조언과 도움이 토론과 작품에 대한 좌파 연구실의 모든 구성원에 대한 S. 더글러스 감사드립니다. 이 작품은 바 일란 대학의 나노 기술 및 고급 재료의 생명 과학 연구소 학부에서 교부금에 의해 지원됩니다.
Materials
| 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 |
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