Iniciar sesión

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

En este artículo

  • Resumen
  • Resumen
  • Introducción
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discusión
  • Divulgaciones
  • Agradecimientos
  • Materiales
  • Referencias
  • Reimpresiones y Permisos

Resumen

Este artículo presenta un protocolo detallado para ligadura de T4 y desnaturalización página purificación de moléculas pequeñas de ADN circular, recocido y del análisis de la página nativa de Tejas circular, montaje y proyección de imagen de AFM de nanoestructuras de ADN de 1D y 2D, así como de agarosa gel purificación de electroforesis y centrifugación de nanoestructuras de ADN finito.

Resumen

Este artículo presenta un protocolo detallado para la síntesis de pequeñas moléculas de ADN circular, recocido de circular motivos de ADN y la construcción de nanoestructuras de ADN de 1D y 2D. Durante décadas, el rápido desarrollo de la nanotecnología de ADN se atribuye al uso de DNAs lineales como los materiales. Por ejemplo, el azulejo DAO (doble cruce, antiparalelos, impares de medias vueltas) es conocido como un bloque de construcción para la construcción de enrejados de ADN 2D; la estructura base del DAO se hace de dos oligonucleótidos lineal monocatenario (ss), como dos cuerdas haciendo un nudo de la abuelita de mano derecha. Aquí, un nuevo tipo de azulejos de ADN llamado cDAO (DAO acoplado) se construyen utilizando una pequeño ss-DNA circular de c64nt o c84nt (circular 64 o 84 nucleótidos) como el filamento de andamio y varios ss-DNAs lineales como las hebras discontinuas. Perfectos Nanoestructuras 1D y 2D son ensamblados de azulejos cDAO: infinito nanohilos, nanotubos, nanospirals, nanoribbons; y nano-rectángulos finitos. Protocolos detallados se describen: 1) preparación por T4 ligasa y purificación desnaturalizando PAGE (electroforesis en gel de poliacrilamida) de oligonucleótidos circular pequeño, 2) recocido de Tejas circular estables, seguido por análisis de la página nativa, montaje de 3) de infinito 1D nanohilos, Nanoanillos, nanospirals, infinitos 2D enrejados de nanotubos y nanoribbons nano-rectángulos finitos de 2D, seguido de proyección de imagen de AFM (microscopía de fuerza atómica). El método es simple, robusto y asequible para la mayoría de laboratorios.

Introducción

Las moléculas de ADN se han utilizado para construir muchos tipos de nanoestructuras en décadas. Motivos típicos incluyen DAE (doble cruce, antiparalela, incluso medias vueltas) y DAO azulejos1,2,3, azulejos estrellas4,5,6,7, trenzado (ss) azulejos8,9,10y ADN origami11,12,13. Estos motivos de ADN y los enrejados están montados de ss-DNAs lineales. Recientemente, otros ya hemos divulgado el uso de oligonucleótidos de ss circular como andamios para construir motivos, nanotubos de 1D y 2D enrejados14,15,16,17. Insertando un Holliday junction (HJ)18,19,20,21 en el centro de c64nt, un par de dos azulejos DAO acoplados puede ser formado17. Este nuevo motivo cDAO y sus derivados son estables y lo suficientemente rígido para montar 2D ADN enrejados hasta 3 × 5 μm2. En este trabajo, utilizamos un término de "mosaico circular", que se define como una estable molécula compleja de DNA construida con un andamio circular y otras grapas lineales de oligonucleótidos de ss, y otro término de "mosaico lineal", que se construye a partir de un conjunto completo de lineal SS-oligonucleótidos.

Este protocolo muestra cómo crear cinco tipos de nanoestructuras de ADN con pequeñas moléculas circulares de ADN como andamios: 1) infinita nanohilos de c64nt y c84nt D 1, 2) infinito 2D cDAO-c64nt-O y cDAO-c64nt-E (-O representa un número impar de 5 medias vueltas y -E representa un número par de 4 medias vueltas) enrejados, 3) infinitos 2D cDAO-c84nt-O y cDAO-c84nt-E enrejados, 4) finito 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O y 5 × 6, rectángulos cDAO-c74 & 84nt-O, 5) infinito 1D Nanoanillos de acDAO-c64nt-E y nanospirals (refiera por favor a Figura 3-5 para los dibujos esquemáticos y las imágenes de los anteriores cinco tipos de nanoestructuras de ADN). El 1D c64nt y c84nt los nanohilos se ensamblan desde cada andamio c64nt y c84nt asociado con dos grapas lineales respectivamente. Cada loseta circular de cDAO-c64nt, c64nt de acDAO, cDAO-c74nt o cDAO-c84nt es templado de su andamio correspondiente de c64nt, c74nt o c84nt con cuatro grapas lineales respectivamente. Los enrejados 2D infinitos se montan con el mismo tipo de dos fichas circulares con diferentes secuencias. Los dos enrejados de rectángulo 2D finito se montan de dos conjuntos de sub-fichas circular 32 respectivamente. Para ahorrar dinero, c84nt, c74nt y c64nt sólo una-secuencia se utiliza como el andamio respectivo y diferentes voladizos se recuece el 32 cDAO-c64nt, 12 cDAO-c74nt y circular baldosas sub 20 cDAO-c84nt respectivamente en el primer paso del recocido de las baldosas, luego mezclar las sub-fichas circular 32 correspondientes y aplicar el segundo enrejado recocido paso para montar el cDAO de finitas 5 × 6-c64nt-O y 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O enrejados, respectivamente. Definitivamente, andamios circulares ordenados de manera diferente pueden ser adoptados para montar una variedad de nanoestructuras de tamaño finito, sin embargo costará más dinero y trabajos. El infinito 1D acDAO-c64nt-E Nanoanillos y nanospirals son recocido de Tejas una secuencia asimétrica acDAO-c64nt con conexiones lineales de un número par de 4 medias vueltas. Existen dos enfoques para armar enrejados 2D infinitos de azulejos circulares de cDAO-c64nt y cDAO-c84nt, que se distinguen por las distancias intertile de un número par de 4 y un número impar de 5 medias vueltas respectivamente. El primero requiere que todas las fichas para ser alineados idénticamente; Este último requiere alternancia de las caras de dos fichas vecinas a lo largo de los ejes helicoidales. Si el azulejo es rígido y planar, como cDAO-c64nt, ambos enfoques generará nanoribbons planar; Si la teja es curva hacia una dirección, como cDAO-c84nt, la conexión intertile de un número par de 4 vueltas media generará nanotubos, mientras que la conexión intertile de un número impar de 5 vueltas media producirá nanoribbons planar debido a la eliminación de crecimiento sesgado de curvatura por alineación alterna de teja curva. La exitosa asamblea de nanoestructuras de ADN de 1D y 2D de azulejos circular indica varias ventajas de este nuevo enfoque: forzada estabilidad y rigidez de circular azulejos sobre azulejos lineales, azulejos quirales para montaje de nanoestructuras asimétrico como Nanoanillos y nanoribbons, nuevas visiones en la comprensión de la mecánica de ADN y las estructuras moleculares, etcetera.

Protocolo

1. preparación de DNAs circulares

  1. Utilice todas DNAs lineales proporcionadas por las empresas comerciales directamente sin una posterior purificación.
  2. Las muestras de ADN a 5.000 x g durante 5 minutos recoger todos los gránulos de ADN en la parte inferior de los tubos de centrífuga. Añadir un volumen adecuado de tampón TE (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0) para disolver el ADN.
  3. Medir la concentración de "a" ng/μl de cada solución de ss-DNA usando un micro espectrómetro de UV a 260 nm. Convertir "un" ng/μl a μm "b" después de b = a × 103 / (peso molecular de la DNA del filamento). Ajustar la cantidad de solución de TE para hacer una solución madre ADN a 10 μm.
  4. Uso de T4 ADN ligasa para conectar los extremos 3' y 5' de 5'-fosforilados lineales plantillas de la DNA ( figura 1) de c64nt, c74nt y c84nt proporcionada directamente de las empresas comerciales.
  5. Mezclar la hebra de ADN lineal 5'-fosforilados (3,5 μm) y su correspondiente férula filamento de la DNA (4,5 μm) en 80 μl de tampón TE en 200 μL PCR tubo de prueba15. Incubar el tubo en una botella abierta termo llenado de agua de 95 ° C. Enfriar el agua caliente a temperatura ambiente (25 ° C) durante unos 2-3 horas bajo la atmósfera del laboratorio.
  6. Añadir 10 μl de tampón de x T4 10 (660 mM Tris-HCl, 66 mM de MgCl2, 100 mM DTT, ATP de 1 mM) y 10 μl de T4 ligasa (300 U/μL) a la mezcla hasta un volumen final de 100 μl. Incube la mezcla en un termociclador durante 16 horas a 16 ° C.
    Nota: Las anteriores concentraciones de DNA y reacción volumen de ~ 100 μl se optimizan para la eficacia de la ligadura alta y el alto rendimiento de ciclización correcto oligo-monómero. Ejecute dos o más tubos de reacciones de ligadura en el mismo tiempo según el diseño experimental. Un procedimiento alternativo de incubación para paso reemplazando la ligadura 1.6 es 4 horas a 25 ° C.
  7. Después de la incubación, inactivar la ligasa de T4 en agua de 95 ° C por 5 minminutes. Luego transferir el tubo a un baño de agua helada e incubar durante 5 minutos para enfriar.
  8. Añada 10 μl de 10 x exonucleasa buffer y 10 μl de exonucleasa I (5 U/μL) de la mezcla de Temple e incubar el tubo a 37 º C en un baño de agua durante 30 min para selectivamente digerir las DNAs lineales restantes y dejar intacto el ADN circular.
  9. Preparar un gel página la desnaturalización del 10%.
    1. Use gafas protectoras y guantes de goma al preparar el gel de la página en la campana. Añadir a 6,67 mL de solución de acrilamida/bisacrilamida 30% (p/v) (19:1), 2 mL de 10 x TAE· Tampón de mg (40 mM Tris, 40 mM HAc, 1 mM EDTA, pH 8,0, 12.5 mM Mg(Ac)2), 8,4 g de urea (7 M) y agua desionizada hasta un volumen final de 20 mL en un tubo de centrífuga de 40 mL.
      PRECAUCIÓN: La solución de acrilamida/bisacrilamida solución (19:1) 30% (p/v) es tóxica.
    2. Añadir 20 μl de tetramethylethylenediamine (TEMED) y 100 μl de persulfato de amonio (APS, 10% w/v) a los 40 mL del tubo antes de la transferencia la solución gel al sistema electroforesis inmediatamente. Inserte un 1,5 mm de espesor y peine de 10 pozos. Espere por lo menos 20 minutos hasta que la solución gel se solidifica.
    3. Establece una tensión constante de 80 V para un gel de 85 × 80 × 1,5 mm3 (anchura × altura × espesor). Añadir 1 TAE· x Mg de búfer en el sistema de electroforesis y prerun el gel por 20 min a 10 V/cm.
  10. Poner el tubo de ensayo PCR de paso 1.8 en 95 ° C agua durante 5 minutos inactivar la exonucleasa I. Luego transferir el tubo a un baño de agua helada e incubar durante otros 5 minutos.
  11. Añadir 20 μl de formamida en el tubo a un volumen final de 140 μl y mezclar la solución. Distribuir bien la solución a 7-9 pozos de gel de desnaturalización página igualmente con 16-20 μl para cada gel. Mezcle 2 μl de colorante (azul de bromofenol 0.05%, 0.05% xileno cyanol FF, 60% glicerol, 10 mM Tris-HCl 60 mM EDTA, pH 7,6) con 8 μl del ADN lineal correspondiente precursor de carga (10 μm) e inyectar la mezcla a un pozo separado para referencia.
    Nota: La adición de formamida es aumentar la densidad de la solución de carga para hundirse hasta el fondo del gel página bien y también disociar algunas doble trenzado de restos de ADN.
  12. El gel para aproximadamente 2 horas a 10 V/cm y dejar de correr cuando cyanol xileno FF en la posición 2/3 de la placa de cristal con el ojo desnudo.
  13. Use guantes de goma y gafas protectoras para proteger piel y ojos. Tomar el gel de la placa de vidrio. Coloque el gel en una placa fluorescente de TLC (cromatografía en capa fina). Cortar las bandas de gel blanco de una hoja de afeitar tan exactamente como sombra por la irradiación UV (figura 2).
    PRECAUCIÓN: La luz ultravioleta es nociva para ojos y pieles.
    Nota: Bajo irradiación UV a 254 nm, ADN absorben la luz y proyectan una sombra sobre la placa de TLC. El ADN circular funcionó un poco más lento que su correspondiente ADN lineal de precursor. Algunos sin digerir DNAs lineales y DNAs circulares no deseados en pequeñas cantidades que rodean la banda de blanco sombreado contaminará el ADN circular si se recogen.
  14. Transferencia de las bandas de gel en un tubo de microcentrífuga de 2.0 mL. Aire seco o golpe seco las bandas de gel y luego puré los geles en una pasta por una espátula o varilla de vidrio aplanado. Asegúrese de que el gel ha sido totalmente aplastado en una pasta, que es fundamental para el alto rendimiento de ADN circular. Agregue dos veces del gel desionizada agua en el tubo y agitar el tubo a temperatura ambiente durante la noche.
  15. Filtrar la mezcla para recoger el sobrenadante en un tubo de microcentrífuga de 2.0 mL. Recuperar cualquier ADN residual enjuagando con el pequeño volumen de agua desionizada y filtro nuevo para combinar los sobrenadantes.
  16. Extraiga el eluyente con igual volumen de n-butanol. Repita este procedimiento hasta que el volumen acuoso se reduce a cerca de 200 μl.
  17. Añadir 500 μl de etanol absoluto (−20 ° C) y 20 μl de 3 M de NaOAc (pH 5.1) a la mezcla para la precipitación del ADN. Guarde el tubo a −20 ° C por 30 min.
  18. Centrifugar el tubo a 12.000 x g durante 10 min a 4 ° C, desechar el sobrenadante. El precipitado de ADN restante es cerca de 100 μL en el tubo.
  19. Añadir 600 μl de etanol 75% (−20 ° C) al tubo y guardarlo a −20 ° C por 30 min. Luego centrifugar a 12.000 x g durante 10 min a 4 ° C, desechar el sobrenadante. El precipitado de ADN restante es solución aproximadamente 100 μL en el tubo otra vez. Repita el procedimiento dos veces.
  20. Después de la última centrifugación, descartar el sobrenadante tanto como sea posible. Seque los restos con un concentrador de vacío.
  21. Tienda la circular DNA purificado en el tubo a −20 ° C.
  22. Resuspender el ADN circular en tampón TE hacen un 10 μm circular ADN solución según paso 1.3 cuando sea necesario.

2. recocido de soluciones de montaje

  1. Preparar cada azulejo o en nano-estructural solución de montaje de c64bp, c84bp, HJ-c64nt, aHJ-c64nt, HJ-c84nt, tHJ-c84nt, cDAO-c64nt, c64nt de acDAO, cDAO-c84nt, c64nt, c84nt y acDAO-c64nt-E con un sistema diseñado de DNAs lineales y circulares para recocido de una olla.
    1. Para cada solución de montaje, se mezclan 2 μl de 10 x TAE· Almacenador intermediario de la mg, 1 μl de cada solución madre de ADN de un conjunto de filamentos lineales y circulares en relaciones molares igual, adicional TE tampón y en un tubo de ensayo PCR de 200 μL para una concentración final de cada hilo de 0,5 μm y un volumen final de 20 μl. Recueza la solución de montaje en una termo botella de 95 ° C a 25 ° C durante 48 h.
  2. Preparar cada solución de ensamblaje de enrejados infinitos 2D de cDAO-c64nt-E, cDAO-c64nt-O, cDAO-c84nt-E y cDAO-c84nt-O con un sistema diseñado de DNAs lineales y circulares para dos etapas de recocido.
    1. Preparar cada solución precursora azulejo sub montaje mezclando 2 μl de 10 x TAE· Almacenador intermediario de la mg, 1 μl de cada solución madre de ADN de un conjunto de filamentos lineales y circulares en relaciones molares igual, adicional TE tampón y en un tubo de ensayo PCR de 200 μL para una concentración final de 0,5 μm de cada filamento y un volumen final de 20 μl. En el primer paso de recocido sub-azulejo, Recueza cada solución precursora de los azulejos en un termociclador PCR utilizando un método de enfriamiento rápido lineal de 95 ° C a 25 ° C durante 2,5 h.
    2. Preparar cada solución de montaje de los anteriores cuatro enrejados infinitos mezclando 10 μl de cada una de las dos soluciones de azulejo sub correspondiente a una concentración final de 0.25 μm para cada filamento. En el segundo enrejado paso de recocido, recocido la mezcla de 20 μl en un termociclador PCR utilizando un método de enfriamiento lento de permanecer a 50 ° C por 2 h y enfriando a una velocidad de 0.1 ° C por 5 minutos a 20 ° C, aproximadamente 24 horas en total.
      Nota: Dos experimentos paralelos se pueden ejecutar simultáneamente o posteriormente en el segundo paso de recocido para cada enrejado infinito 2D.
  3. Preparar soluciones de montaje de dos conjuntos finitos rectángulo de 5 × 6 cDAO-c64nt-O y 5 × 6 cDAO-c74 & c84nt-O de dos etapas del recocido.
    1. Preparar cada solución precursora azulejo sub montaje mezclando 1 μl de 10 x TAE· Almacenador intermediario de mg, 0.5 μl de cada solución madre de ADN de un conjunto de filamentos lineales y circulares en relaciones molares igual, adicional TE tampón y en un tubo de ensayo PCR de 200 μL para una concentración final de 0,5 μm de cada filamento y un volumen final de 10 μl. En el primer paso de recocido, recocido cada solución precursora de los azulejos en un termociclador PCR utilizando un método de enfriamiento rápido lineal de 95 ° C a 25 ° C durante 2,5 h.
    2. Preparar cada rectángulo finito enrejado conjunto solución mezcla 32 x (2 μl de cada solución de sub-azulejos) en un tubo de ensayo PCR de 200 μL para una concentración final de ~ 15 nM para cada sub- azulejo y un volumen final de 64 μl. En el segundo paso de recocido, recocido la mezcla 64 μL en un termociclador PCR utilizando un método de enfriamiento lento de permanecer a 50 ° C por 2 h y enfriando a una velocidad de 0.1 ° C por 5 min a 20 ° C, cerca de 24 horas en total.
      Nota: Cinco experimentos paralelos se pueden ejecutar simultáneamente o posteriormente en el segundo paso de recocido para cada conjunto de rectángulo finito.

3. Análisis de la página nativo

  1. Preparar 10% natural página siguiente paso 1.9 excepto el componente de la urea.
  2. Para muestras de control de c64bp y c84bp, añadir 2 μl de cada solución de montaje y 1 μl de colorante a 3 μl de buffer TE de carga como controles por separado. Para cada uno de los otros conjuntos indicadas en la figura 3, agregar 1 μl de cada solución de montaje y 1 μl de carga de tinte a 4 μL de tampón TE.
  3. Inyectar cada uno de las soluciones anteriores a un gel bien. Añadir 5 μl del marcador de ADN (25-500 bp) de un bien separado para referencia.
  4. Correr el gel durante 4 horas a 10 V/cm en un baño de agua helada. La cyanol xileno FF se ejecutará fuera de la placa de vidrio.
  5. Use guantes de goma y gafas protectoras para proteger piel y ojos. Tomar el gel de la placa de cristal y sumergirlo en 100 mL de agua desionizada con 10 μl de una mancha de gel de ácido nucleico por 30 min.
    PRECAUCIÓN: La solución de tinción de gel ácido nucleico es tóxica.
  6. Observar el gel en un UV sistema de imagen y toma una fotografía del gel teñido (figura 3).

4. purificación de enrejados finitos

  1. Preparar un gel de agarosa al 2% nativa para la purificación de la electroforesis de enrejados finitos.
    1. Mezclar 1 g de agarosa en polvo, 5 mL de 10 x TBE· Buffer de mg (89 mM Tris, 89 mM ácido bórico, 2 mM EDTA, pH 8,0, 12.5 mM Mg(Ac)2), 2 μl de ácido nucleico gel manchas y 47,5 mL de agua desionizada en un frasco de 250 mL triángulo. Hervir la mezcla hasta que las burbujas se convierten en pequeñas y densas. Añadir agua caliente en la botella a un volumen total de 50 mL y una concentración de agarosa al 2%.
    2. Use guantes gruesos. Vierta la solución en gel en una caja plástica del gel de 7 x 10 x 1 cm3 (ancho × largo × thickness). Inserte un peine de gel de espesor y 12 pozos de 1,5 mm. Espere a que el gel se enfríe a temperatura ambiente. Si es necesario, poner el gel en una nevera de 4 ° C.
      PRECAUCIÓN: Tenga escaldaduras porque la solución está muy caliente.
    3. Agregar 0.5 x TBE· Buffer de mg en el sistema de electroforesis. Prerun el gel a 5 V/cm durante 20 min en un baño de agua helada a una tensión constante de 50 voltios.
    4. Inyectar 20 μl de la solución de enrejado finito preparada en el paso 2.3 en gel agarosa bien y añadir 5 μl de un marcador de ADN (100-3.000 bp) a un separado bien. Correr el gel por 2 h a 5 V/cm en un baño de agua helada.
    5. Use guantes de goma y gafas protectoras para proteger piel y ojos. Corte blanco gel bandas con una posición similar a la pistola bp 1.000 bajo luz UV y rebanada en finas piezas y colocar los geles machacados en un filtro de columna8.
    6. Centrifugar la columna a 2.000 x g durante 5 min a 4 ° C. Extraer la solución de la muestra a través de la columna. Recoger la solución para la proyección de imagen de AFM.
  2. Purificar enrejados finitos por la precipitación de PEG.
    1. Mezcla 50 μl de la solución de enrejado finito preparada en el paso 2.3 con un volumen igual del 15% PEG8000 (w/v) tampón (20 mM Mg(Ac)2, 5 mM Tris, 1 mM EDTA y 505 mM NaCl)22. Centrifugue la solución a 18.000 × g a 4 ° C durante 30 minutos.
    2. Quite el sobrenadante y añadir 100 μl de buffer de PEG. Repetir la centrifugación.
    3. Después de retirar el sobrenadante, disolver el pellet en 1 x TAE· Buffer de mg para la proyección de imagen de AFM.
      Nota: Purificación es necesaria para los enrejados finitos de 5 × 6 cDAO-c64nt-O y 5 × 6 cDAO-c74 c84nt-O para la proyección de imagen de AFM y otras aplicaciones. Si el rendimiento es muy bajo, aumentar la velocidad de centrifugación. Si el producto no es lo suficientemente puro, repita el paso 4.2.2.

5. AFM imágenes

  1. C64nt nanocable, c84nt nanocable, acDAO-c64nt-E, enrejados 2D infinitos de cDAO-c64nt-E(O) y cDAO-c84nt-E(O), depositan 2 μL de muestra recocida en una superficie recién descamada mica. Deje por 2 min para la adsorción de enrejados de ADN a la superficie de la mica. Lavar dos veces la superficie con 100 μl de agua desionizada y secarla por aire comprimido.
  2. Obtener imágenes AFM de infinitos enrejados de ADN en el aire por la exploración de la superficie de mica con sondas de AFM de triangular bajo modo. Definir los siguientes parámetros de análisis: Análisis de tamaño de 0.5 ~ 5 μm, resolución de 512 líneas de exploración y exploración velocidad de 3,5 Hz (figura 4).
  3. Para los enrejados de ADN finitos de 5 × 6 cDAO-c64nt-O y 5 × 6 cDAO-c74 & c84nt-O, depósito 80 μl de 1 x TAE· Buffer de mg sobre una superficie recién descamada mica. Luego añadir 5 μl de las muestras finitas en el búfer. Deje por 2 min para la adsorción de enrejados de ADN a la superficie de la mica. Añadir otro 50 μl de 1 x TAE· Buffer de mg en la sonda AFM.
  4. Obtener imágenes AFM de finitos enrejados de DNA en líquido mediante la exploración de la superficie de mica con sondas de AFM en modo de triangular. Definir los siguientes parámetros de análisis: Análisis de tamaño de 0.5-1 μm, con resolución de 256 líneas de exploración y exploración velocidad de 1,5 Hz (figura 5).

Resultados

El ADN circular se mueve ligeramente más lento que su precursor ADN lineal en desnaturalización página (figura 2) porque se penetra el poro dentro de la DNA circular y retardado por gel de fibras23,24,25. La eficiencia de la reacción de ligadura correcta por ciclización de oligo-monómero depende de la secuencia de sustrato y concentración, temperatura de reacc...

Discusión

Los protocolos presentados en este enfoque del artículo de la síntesis de pequeñas moléculas de ADN circular y la Asamblea de nanoestructuras de ADN. La mayor parte de diseños de ADN ordenados al azar puede utilizarse en el presente Protocolo. La pureza de los DNAs circulares es crítica para el éxito de los conjuntos de ADN. El rendimiento de producción de ciclación puede mejorarse reduciendo la concentración de ADN lineal 5'-fosforilados; sin embargo, esto aumentará la carga de trabajo para producir la misma ...

Divulgaciones

Los autores no tienen conflictos de interés divulgar.

Agradecimientos

Estamos agradecidos por el apoyo financiero de la NSFC (Nº de becas 91753134 y 21571100) y la Universidad Estatal de clave laboratorio de Bioelectrónica del sureste.

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
T4 ligaseTaKaRa2011A
T4 bufferTaKaRa2011A
TE bufferSangonB548106
Thermo bottleThermosSK-3000
Thermo cyclerBio GenerGE4852T
Exonuclease ITaKaRa2650A
Exonuclease I bufferTaKaRa2650A
30% (w/v) Acryl/Bis solution (19:1)SangonB546016
TAE premix podwerSangonB540023
Mg(Ac)2·4H2ONanjing Chemical ReagentC0190550223
UreaSangonA510907
TEMEDBBIA100761
Ammonium PersulfateNanjing Chemical Reagent13041920295
Power supplyBeijing LiuyiDYY-8C
Water bathSumsungDK-S12
FormamideBBIA100314
DNA Marker (25~500 bp)SangonB600303
DNA Marker (100~3000 bp)SangonB500347
Loading bufferSangonB548313
PAGE electrophoresis systermBeijing Liuyi24DN
FilterASD5010-22250.22 µM
UV imaging SystemTanon2500R
n-butanolSangonA501800
Absolute EthanolSCR10009257
NaOAcNanjing Chemical Reagent12032610459
CentrifugeeppendorfCentrifuge 5424R
Vacuum concentratorCHRISTRVC 2-18
Ultraviolet spectrumAllshengNano-100
nucleic acid stainBiotium16G1010GelRed
AgaroseBiowestG-10
Agarose electrophoresis systermBeijing LiuyiDYCP-31CN
Heating PlateJiangsu JintanDB-1
TBE premix podwer SangonB540024
filter columnBio-Rad7326165Freeze 'N Squeeze column
AFMBrukerDimension FastScan
PEG8000BBIA100159
MicaTed PellaBP50
triangular AFM probe in airBrukerFastScan-C
triangular AFM probe in fulidBrukerScanAsyst-fluid+
DNA strandsSangon

Referencias

  1. Tsu-Ju, F., Seeman, N. C. DNA double-crossover molecules. Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).
  2. 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).
  3. Liu, F., Sha, R., Seeman, N. C. Modifying the surface features of two-dimensional DNA crystals. Journal of the American Chemical Society. 121 (5), 917-922 (1999).
  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. Liu, D., Wang, M., Deng, Z., Walulu, R., Mao, C. Tensegrity: Construction of rigid DNA triangles with flexible four-arm DNA junctions. Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2324-2325 (2004).
  6. Tian, C., Li, X., Liu, Z., Jiang, W., Wang, G., Mao, C. Directed self-assembly of DNA tiles into complex nanocages. Angewandte Chemie: International Edition. 53 (31), 8041-8044 (2014).
  7. Wang, P., et al. Retrosynthetic analysis-guided breaking tile symmetry for the assembly of complex DNA nanostructures. Journal of the American Chemical Society. 138 (41), 13579-13585 (2016).
  8. Ke, Y., Ong, L. L., Shih, W. M., Yin, P. Three-dimensional structures self-assembled from DNA bricks. Science. 338 (6111), 1177-1183 (2012).
  9. Wei, B., Dai, M., Yin, P. Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles. Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).
  10. Ke, Y., et al. DNA brick crystals with prescribed depths. Nature Chemistry. 6 (11), 994-1002 (2014).
  11. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).
  12. 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).
  13. Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes. Science. 325 (5941), 725-730 (2009).
  14. Ackermann, D., Schmidt, T. L., Hannam, J. S., Purohit, C. S., Heckel, A., Famulok, M. A double-stranded DNA rotaxane. Nature Nanotechnology. 5 (6), 436-442 (2010).
  15. Zheng, H., Xiao, M., Yan, Q., Ma, Y., Xiao, S. J. Small circular DNA molecules act as rigid motifs to build DNA nanotubes. Journal of the American Chemical Society. 136 (29), 10194-10197 (2014).
  16. Wang, M., Huang, H., Zhang, Z., Xiao, S. J. 2D DNA lattices constructed from two-tile DAE-O systems possessing circular central strands. Nanoscale. 8 (45), 18870-18875 (2016).
  17. Guo, X., Wang, X. M., Wei, S., Xiao, S. J. Construction of a holliday junction in small circular DNA molecules for stable motifs and two-dimensional lattices. ChemBioChem. 19 (13), 1379-1385 (2018).
  18. Holliday, R. A mechanism for gene conversion in fungi. Genet. Res. 5 (2), 282-304 (1964).
  19. Duckett, D. R., et al. The structure of the Holliday junction. Structure and Methods, Human Genome Initiative and DNA Recombination. 1 (1), 157-181 (1990).
  20. Ariyoshi, M., Vassylyev, D. G., Iwasaki, H., Nakamura, H., Shinagawa, H., Morikawa, K. Atomic structure of the RuvC resolvase: A holliday junction-specific endonuclease from E. coli. Cell. 78 (6), 1063-1072 (1994).
  21. Eichman, B. F., Vargason, J. M., Mooers, B. H., Ho, P. S. The Holliday junction in an inverted repeat DNA sequence: sequence effects on the structure of four-way junctions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (8), 3971-3976 (2000).
  22. Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. Facile and scalable preparation of pure and dense DNA origami solutions. Angewandte Chemie: International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).
  23. de Gennes, P. G. Reptation of a polymer chain in the presence of fixed obstacles. The Journal of Chemical Physics. 55 (2), 572-579 (1971).
  24. Slater, G. W., Noolandi, J. New biased reptation model for charged polymers. Physical Review Letters. 55 (15), 1579 (1985).
  25. Lilley, D. M. J. Analysis of branched nucleic acid structure using comparative gel electrophoresis. Quarterly Reviews of Biophysics. 41 (1), 1-39 (2008).
  26. Pfreundschuh, M., Martinez-Martin, D., Mulvihill, E., Wegmann, S., Muller, D. J. Multiparametric high-resolution imaging of native proteins by force-distance curve-based AFM. Nature Protocols. 9 (5), 1113-1130 (2014).

Reimpresiones y Permisos

Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este JoVE artículos

Solicitar permiso

Explorar más artículos

Qu mican mero 146ADNADN Circularensambladura de Hollidaynanotecnolog a de ADNazulejo Circularelectroforesis en Gel de poliacrilamidamicroscop a de fuerza at mica

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacidad

Condiciones de uso

Políticas

Investigación

Educación

ACERCA DE JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos los derechos reservados