再構成可能な DNA アコーディオン ラックの設計と合成
Summary
設計、シミュレーション、ぬれた実験室実験および 6 によって 6 メッシュの再構成可能な DNA アコーディオン ラックの解析のための詳しいプロトコルについて述べる。
Abstract
DNA ナノ構造に基づく機械システムまたは DNA ナノマシン オングストローム分解能をナノメータ単位で 2 D および 3 D の複雑なナノスケール運動を作り出す、ドラッグデリバリー、分子の原子炉などナノテクノロジーの様々 な分野で大きな可能性を示してください。・ nanoplasmonic システム。DNA の入力への応答の複数の段階で、要素の 2D または 3D のナノスケール ネットワークを操作できますまとめて、再構成可能な DNA アコーディオン ラックが説明されています。プラットフォームには、再構成の複数の段階のネットワーク規模にいくつかの要素から DNA ナノマシンの制御できる要素の数を増やす可能性があります。
このプロトコルで再構成可能な 6 によって 6 メッシュの DNA アコーディオン ラック全体の実験プロセスをについて説明します。プロトコルには、構造と合成と再構成のウェット研究室の実験の設計ルールとシミュレーションの手順が含まれています。さらに、TEM (透過型電子顕微鏡) とフレット (蛍光共鳴エネルギー移動) を使用して構造の解析は、プロトコルに含まれます。このプロトコルで覆われている新規の設計とシミュレーションの方法は、さらにアプリケーションの DNA アコーディオン ラックを使用する研究者を支援します。
Introduction
DNA ナノ構造や DNA ナノマシン1,2,3,4,5に基づく機械システムが一意にナノメータ単位で 2 D および 3 D の複雑なナノスケール モーションを出すのでオングストローム分解能、様々 な生体分子の刺激2,3,6によると。これらの構造の機能性材料を取り付けると自分の位置を制御する、これらの構造は、様々 な分野に適用できます。たとえば、DNA ナノマシンは分子原子炉7、薬配信8、および nanoplasmonic システム9,10の提案されている.
以前、紹介した再構成の DNA アコーディオン ラックは、要素11 (図 1 a) の 2D または 3D のナノスケール ネットワークを操作することができます。異なり、いくつかの要素を制御するだけ他の DNA ナノマシン、プラットフォームはまとめて、さまざまな段階に周期的に配列した 2D または 3D 要素を操作できます。プログラム可能な生物・化学反応ネットワークまたは分子コンピューティング システム ビルドできることを私達のシステムから制御可能な要素の数を増やすことで期待しています。DNA アコーディオン ラックは、複数の DNA 梁のネットワークは単一座礁させた DNA (図 1 b) の接合に接続されて、構造です。DNA 梁によって生成されたアコーディオンのラックは、梁の粘着部分に交配させるし、ロック (ロック状態) のブリッジ部分の長さによると梁の間の角度を変更する DNA ロックによって再構成されます。さらに、鎖の足掛かりに基づく変位12,13を介して DNA ロックをデタッチによって自由国の形成の後新しいロックを加えることによって多段の再構成を示します。
このプロトコルで再構成可能な DNA アコーディオン ラックの全体設計・合成プロセスをについて説明します。プロトコルには、設計、シミュレーション、ぬれた実験室実験および 6 によって 6 メッシュの DNA アコーディオン ラックとこれらの再構成の合成の分析が含まれています。以前研究11の基本的なモデルのプロトコルで覆われた構造で、65 65 nm nm の 14 の梁から成る。設計とシミュレーションの面でのアコーディオンのラック構造設計は従来 DNA 折り紙14,15 (すなわち、ぎっしり詰まった) によって違います。したがって、設計ルールと分子シミュレーションを従来の方法から変更されています。示すために、caDNAno14の変更されたアプローチと追加のスクリプト oxDNA16,17を使用してアコーディオンのラックのシミュレーションを用いた設計法を示す.最後に、構成されたアコーディオン ラック構造の分析 TEM およびフレットの両方のプロトコルを説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルは、設計、シミュレーション、合成、および基本的な 2D DNA アコーディオン ラックの解析から全体のプロセスを紹介します。変更された設計とシミュレーション ルールは記載柔軟性14,15のクロス オーバーで、DNA アコーディオン ラックはヌクレオチドという点で標準的な DNA 折り紙の設計ルールが異なるためにをされています。この…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、国立研究財団の Korea(NRF) 省の科学と ICT (MSIT) (2015K1A4A3047345) Nano· によって資金を供給を通じてグローバル研究開発センター プログラムによって部分的に支持されました。材料技術開発プログラムを通じて、国立研究財団の韓国 (NRF) 科学省と ICT (MSIT) (2012M3A7A9671610) によって資金を供給します。ソウル大学校工学研究所は、この作品の研究施設を提供しました。著者は、フレットの分析のための蛍光分光法に関するユン ・ テヨン (生物科学, ソウル国立大学) への感謝をご了承ください。
Materials
| M13mp18 Single-stranded DNA | NEB | N4040s | |
| 1M MgCl2 Solution | Biosesang | M2001 | |
| Tris-EDTA buffer | Biosesang | T2142 | |
| Nuclease-Free Water | Qiagen | 129114 | |
| 5M Sodium Chloride solution | Biosesang | s2007 | |
| PEG 8000 | Sigma Aldrich | 1546605 | |
| 10N NaOH | Biosesang | S2038 | |
| Uranyl formate | Thomas Science | C993L42 | |
| Thermal cycler C1000 | Biorad | ||
| Nanodropic 2000 | Thermo Fisher Scientific | ||
| TEM (LIBRA 120) | Carl Zeiss | ||
| Fluorometer Enspire 2300 | Perkin-Elmer | ||
| Centrifuge | Labogene | LZ-1580 |
Referências
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