Мы описываем подробный протокол для проектирования, моделирования, мокрый лабораторных экспериментов и анализа для реконфигурируемых ДНК аккордеон Шкаф 6 на 6 сеток.
ДНК, на основе наноструктурированных механических систем или ДНК наномашины, который производят сложные наноразмерных движения в 2D и 3D в нанометровом Ангстрем резолюции, показывает большой потенциал в различных областях нанотехнологий как молекулярные реакторов, Доставка лекарств, и nanoplasmonic систем. Реконфигурируемые ДНК Аккордеонный стойку, который коллективно могут манипулировать 2D или 3D наноразмерных сетевых элементов, в несколько этапов в ответ на ввод ДНК, описан. Платформа имеет потенциал для увеличения количество элементов, которые наномашин ДНК может контролировать от нескольких элементов в масштабе сети с несколькими этапов реорганизации.
В настоящем протоколе мы описывают весь экспериментальный процесс реконфигурируемых аккордеонных стойки ДНК 6 на 6 сеток. Протокол включает в себя дизайн правила и моделирования процедура структур и мокрой лаборатории эксперимента для синтеза и реконфигурации. Кроме того анализ структуры с использованием ТЕА (просвечивающей электронной микроскопии) и лад (передачи энергии резонансной флюоресценции) включен в протокол. Роман методы проектирования и моделирования, охватываемых в настоящем протоколе будет оказывать помощь исследователям использовать ДНК аккордеонных стойку для дальнейшего применения.
Механические системы, основанные на ДНК наноструктур или ДНК наномашин1,2,3,,45 являются уникальными, поскольку они производят сложные наноразмерных движения в 2D и 3D в нанометровом для Ангстрем резолюция, согласно различным биомолекулярных раздражители2,3,6. Подключая функциональных материалов на этих структур и контролируя их позиции, эти структуры могут применяться в различных областях. Например ДНК наномашин были предложены для молекулярной реактора7, наркотиков доставки8и nanoplasmonic систем в9,10.
Ранее мы внедрили перестраиваемой ДНК Аккордеонный стойку, которой можно манипулировать в 2D или 3D сети наноразмерных элементов11 (рис. 1A). В отличие от других ДНК наномашины, что контролировать только несколько элементов платформы можно коллективно управлять периодически выстроились 2D или 3D элементы в различных стадиях. Мы ожидаем, что программируемый химические и биологические реакции сети или молекулярные вычислительной системы может быть построен из нашей системы, увеличивая количество управляемых элементов. ДНК аккордеонных стойку является структурой, в котором сеть нескольких пучков ДНК подключен к суставов, состоящий из одноцепочечной ДНК (рис. 1B). Аккордеонный стойку, порожденных ДНК балки перенастраивается ДНК замками, которые гибридизируйте важная часть балки и изменить угол между балками согласно длина моста части замков (состояние блокировки). Кроме того многоступенчатый реконфигурации проявляется путем добавления новых замков после формирования свободного государства путем отсоединения замки ДНК через нити на основе зацепки перемещения12,13.
В этом протоколе мы описывают весь процесс проектирования и синтез реконфигурируемых ДНК аккордеонных стойки. Протокол включает в себя проектирование, моделирование, мокрый лабораторных экспериментов и анализ для синтеза ДНК аккордеонных стойки 6 на 6 сеток и реорганизации этих. Структура, охваченных Протоколом является базовой модели предыдущих исследований11 и 65 нм по 65 нм в размер, состоящий из 14 балки. С точки зрения проектирования и моделирования конструкции аккордеона стойки отличается от обычных ДНК оригами14,15 (т.е., плотно упакованы). Таким образом от традиционных методов были изменены правила, касающиеся конструкции и молекулярного моделирования. Для демонстрации, мы показываем методика проектирования, используя модифицированный подход caDNAno14 и моделирование аккордеонных стойки, с помощью oxDNA16,17 с дополнительных скриптов. Наконец описаны оба протокола ТЕА и лад для анализа структур настроенных аккордеонных стойку.
Этот протокол вводит весь процесс от проектирования, моделирования, синтеза и анализа основных 2D ДНК аккордеонных стойки. Модифицированный дизайн и моделирование правила были описаны потому что правило дизайн отличается от стандартных ДНК-оригами, в том, что ДНК аккордеон Шкаф имеет д…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было частично поддерживается глобальной программы центр исследований развития через Национальный исследовательский фонд Korea(NRF) финансируется министерством науки и ИКТ (MSIT) (2015K1A4A3047345) и Nano· Программа развития технологии материал через национальных исследований фонда из Кореи (NRF) финансируется министерством науки и ИКТ (MSIT) (2012M3A7A9671610). Институт инженерных исследований в Сеульском национальном университете представила научно-исследовательских учреждений для этой работы. Авторы признают благодарность Tae-Янг Юн (биологических наук, Сеульский Национальный университет) относительно флуоресцентной спектроскопии для анализа ладу.
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 |