Questo lavoro è stato finanziato dal Office of Naval Research giovane Programma Investigator Award N000141110914, Office of Naval Research Grant N000141010827, NSF CARRIERA Premio CCF1054898, di direttore NIH Nuova Innovator Award 1DP2OD007292 e un Istituto Wyss per biologicamente Ispirato Facoltà di Ingegneria Fondo di avvio (a PY) e Tsinghua-Pechino Center for Life Sciences Fund avvio (BW).

1. DNA Sequenza di design <ol><li> Utilizzare software UNIQUIMER 27 per progettare una struttura SST-finite specificando il numero di doppie eliche, lunghezze di elica superiore e inferiore per ciascuna doppia elica, e il modello di crossover per creare un 24H × 28T tela. Dopo aver definito questi parametri, l&#39;architettura complessiva (composizione filamento e la disposizione complementarità) è illustrato graficamente nel programma. </li><li> Generare sequenze per i fili della struttura indicata per soddisfare la disposizione complementarità e requisiti aggiuntivi (se presenti). Progettare sequenze di DNA minimizzando la sequenza di simmetria 28 (per la maggior parte delle strutture). <ol><li> Generare nucleotidi (A, C, G e T) in modo casuale uno per uno. </li><li> Partita nucleotidi complementari a quelle generate a seguito della regola base-pairing: dalla A alla T e viceversa; C a G e viceversa. </li><li> Non utilizzare i segmenti che si ripetono al di là di otto o nove nucleotidi. Quando tale repmangiare segmenti emergono durante la progettazione, mutare i nucleotidi più recentemente generati fino a quando l&#39;obbligo di ripetere segmento è soddisfatto. </li><li> Non utilizzare quattro basi consecutive A, C, G e T. </li><li> Utilizzare nucleotidi pre-specificati nei punti di collegamento a singolo filamento (per esempio G T e come il ventunesimo e ventiduesimo nucleotidi, rispettivamente, per la maggior parte dei fili) per evitare basi scivolare attorno ai punti di collegamento (ad esempio, se entrambi ventunesimo e ventiduesimo nucleotidi erano T, è stato possibile per il XXI nucleotide di legarsi al nucleotide che la ventiduesima nucleotide dovrebbe legarsi a). </li></ol></li><li> Modifica sequenze di DNA manualmente per l&#39;etichettatura streptavidina, la trasformazione di rettangoli in tubi, la formazione di diversi rettangoli e tubi diverse scale differenti, e per prevenire l&#39;aggregazione causati da domini esposti su SST. <ol><li> Sostituire i domini esposte sul bordo della tela molecolare con poli-T Tracts. </li><li> Per l&#39;etichettatura streptavidina, progettare i segmenti manico (il segmento in più aggiunto al filone componente che può legarsi ad una controparte complementare, come un filo anti-maniglia), tali da poter ospitare un filo anti-maniglia con 3 &#39;modifica biotina. </li><li> Per la conversione di un rettangolo in un tubo, rimuovere le righe superiore e inferiore del rettangolo e inserire una nuova riga cui SST avere complementarità specifico ai corrispondenti piastrelle sul secondo per riga superiore e il secondo per fila inferiore. </li><li> Per un singolo dominio filamento esposto di forme diverse, sostituirlo con poli-T segmenti di lunghezza 10-11 nucleotidi, o coprire da paraspigoli che sono complementari al dominio esposta e terminano con un 10-11 nucleotidi segmenti lunghi poli-T. </li></ol></li></ol> 2. Preparazione dei Canvas molecolare <ol><li> Ottenere filamenti di DNA dei componenti di sequenze specificate disciolti in acqua priva di RNasi da un oligonucleotide produttore in V fondo piastre da 96 pozzetti con oligonucleotidi sintetizzati in una scala di 10 nmol con desalinizzazione standard. Centrifugare le piastre a 96 pozzetti con i filamenti di DNA di circa 10 s a 600 x g. <ol><li> Pipettare 1 ml di ciascuna delle 362 pozzetti con filamenti di DNA per la 24H × 28T rettangolo (Figura 3A) a 100 mM per filo (specifica costruttore) in una provetta 2 ml. Aggiungere 138 ml di acqua distillata deionizzata H 2 O alla provetta 2 ml di prova per ottenere una soluzione stock di miscela filamento ad una concentrazione di 200 nM per filo. </li></ol></li><li> Aggiungere 50 ml della soluzione di 200 nM magazzino di miscela filamento, 10 ml di ricottura 10X tampone A (Tris 50 mM, pH 7,9, EDTA 10 mM, 250 mM MgCl 2), e 40 ml di acqua distillata deionizzata H 2 O a 0,2 Tubo ml PCR. Questo rende un campione di 100 microlitri della tela molecolare in 1X tampone di ricottura A (5 mM Tris, pH 7,9, 1 mM EDTA, 25 mM MgCl 2). </li><li> Anneal il SAMPLe per 17 ore in un termociclatore raffreddamento da 90 ° C a 25 ° C. Programmare il termociclatore come segue: rampa di discesa da 90 ° C a 61 ° C ad una velocità costante di 5 min per ° C; rampa di decelerazione da 60 ° C a 25 ° C ad una velocità costante di 20 min per ° C; e incubare a 4 ° C fino a che il campione può essere estratto dal termociclatore. </li><li> Preparare un 2% gel nativo. <ol><li> Misurare 2,4 g di agarosio in un becher da 600 ml. Aggiungere 120 ml di tampone TBE 0.5X (44.5 mM Tris-borato, pH 8,3, EDTA 1 mM) e 30 ml di acqua deionizzata distillata nel becher. </li><li> Forno a microonde per 3 minuti (o 40 - 60 sec dopo ebollizione). Ricostituire l&#39;acqua persa durante l&#39;evaporazione mediante aggiunta di 30 ml di acqua, che aiuta a mantenere la concentrazione di agarosio in gel al 2%. </li><li> Agitare il contenuto del bicchiere per 1 min in un bagno di acqua fredda. Aggiungere 1 ml di 1,2 M MgCl 2 (per fare un MgCl 10 mM concentrazione di 2 nel gel) e pre-macchia lo spirito gelh 6 ml di SYBR sicuro tintura (1: 20.000). </li><li> Versare la soluzione di gel in una scatola di gel secco e inserire un 1,5 millimetri di spessore 12 ben elettroforesi su gel pettine. Lasciare solidificare per 15 - 30 min su una piattaforma ancora. </li><li> Versare tampone gel running (44.5 mM Tris-borato, pH 8,3, 1 mM EDTA, 10 mM MgCl e 2) nella scatola gel. Carico 2 - 3 ml di 1 kb DNA ladder in un pozzo del gel di agarosio. Mescolare 4 ml di 6X bromofenolo colorante blu (0,25% blu di bromofenolo, 5 mM Tris, 1 mM EDTA, 10 mM MgCl 2 e 30% glicerolo) con 20 ml di campione della tela molecolare e caricare la soluzione in un altro pozzetto della gel di agarosio. </li></ol></li><li> Eseguire il nativo 2% agarosio per 2 ore a 100 V in un bagno di acqua ghiacciata (bromofenolo blu, in blu, corre più veloce di fili di componenti in modo che possa servire come indicatore che se il tempo di 2 ore di funzionamento è appropriato). </li><li> Immagine il gel utilizzando uno scanner gel con un filtro appropriato per il SYBR macchia di sicurezza (Figura 2B </strong&gt;). </li><li> Su un transilluminatore luce blu, accise la banda dominante mobilità simile alla banda di 1.500 paia di basi del DNA scala 1 kb con una lama di rasoio pulito tagliente. Posizionare il pezzo di gel desiderato (s) in una colonna di spin e poi schiacciare il gel in pezzi sottili con un pestello microtubo. Centrifugare a 438 xg per 3 min a 4 ° C. </li><li> Misurare la concentrazione del DNA utilizzando uno spettrofotometro ultravioletta a 260 nm. <ol><li> Utilizzare 2 ml di acqua distillata ultrapura DNasi / RNase-Free come bianco per calibrare la macchina. </li><li> Utilizzare un volume equivalente di campione prelevato dalla colonna di selezione per ottenere una stima della concentrazione di DNA. Il valore misurato di concentrazione (&quot;a&quot; = ng / ml) conseguito presso un assorbimento UV di 260 nm aiuterà a determinare il fattore di diluizione per AFM e di imaging TEM. </li><li> Convertire la concentrazione misurata da &quot;a&quot; (ng / ml) per &quot;b&quot; (nM) in seguito b = a × 10 6 / (330 &amp;# 215; numero di nucleotidi). NOTA: Il peso molecolare di un nucleotide è 330 g / mol. Il valore della concentrazione molare calcolato determina il fattore di diluizione per AFM e TEM imaging. Come per il caso di un 24H × 28T rettangolo, la misura comune per il campione purificato è intorno 10 - i 60 ng / ml. Poiché il numero di nucleotidi per una tale struttura è 14616 Da, la concentrazione molare è di circa 2 - 12 nM. La concentrazione finale è determinato dal rendimento di raccolta (~ 20 - 50%) da centrifugazione e il volume della banda gel asportato out (maggiore è il volume, più diluire il campione purificato). </li></ol></li></ol> 3. microscopia a forza atomica Imaging <ol><li> Staccare mica collegato a un disco dei campioni di metallo con nastro adesivo per ottenere una superficie piana e inserire il disco di preparato sul palco di imaging. </li><li> Aggiungere 40 ml di 1X tampone di ricottura A seguiti da 5 microlitri (2 - 5 nM) del campione purificato della 24H × 28Trettangolo sulla superficie mica appena spaccati. Lasciare il composto di stabilirsi per circa 2 minuti. </li><li> Installare AFM nitruro di silicio di chip a sbalzo su un supporto a sbalzo. Utilizzare una punta triangolare C (frequenza di risonanza, f 0 = 40-75 kHz; primavera costante, k = 0,24 Nm -1) per l&#39;imaging. </li><li> Immagine un campione nel modo fluido maschiatura. Utilizzare i seguenti parametri di imaging per la scansione: scansione dimensione di 2 micron, 1024 linee per la risoluzione e una velocità di scansione di 0,5 - 1 Hz (Figura 2C). </li><li> Se necessario, aggiungere 10 ml o più di 10 mM soluzione NiCl 2 per aumentare la forza di legame 29 DNA-mica. </li></ol> 4. Preparazione del campione per Streptavidin Etichettatura <ol><li> Progettare manualmente la 24H × 28T rettangolo tale che fili manico in luoghi specifici sono incorporati come complementari alle varie componenti anti-maniglia con modifica biotina, che a loro volta sono in grado di legarsi a streptavidin particolare. <ol><li> Modificare la tela molecolare collegando un &#39;segmento 3 17-nucleotide che consiste in una sequenza di due nucleotidi (TT) come distanziatore e una maniglia 15-nucleotide (GGAAGGGATGGAGGA) per le 14 tessere sulla fila superiore e 14 piastrelle sul fondo fila del rettangolo (Figura 3A) per etichettare confine. Questa sequenza è complementare ad una 3 &#39;biotina modificato strand anti-impugnatura (TCCTCCATCCCTTCC-biotina). </li></ol></li><li> Per l&#39;etichettatura interna, attaccare il segmento 3 &#39;17 nucleotidi a 8 tessere interne e 6 piastrelle di confine del rettangolo (figura 4A). <ol><li> Mescolare le 28 trefoli con manici (etichettatura confine) con il resto dei componenti che costituiscono il 24H × 28T rettangolo (334 fili) per fare una soluzione stock di 200 nM. Mescolare le 14 trefoli con maniglie (etichettatura interna) con il resto dei componenti che costituiscono il 24H × 28T rettangolo (348 filamenti) per ottenere una soluzione madre di 200 nM. </li></ol></li><li> Per boetichettatura undary, aggiungere 50 ml di soluzione madre di 200 nM dei trefoli, 6 ml di 100 mM biotina modificato anti-maniglia trefoli, 10 ml di ricottura 10X tampone A, e 34 ml di acqua distillata deionizzata ad una 0,1-0,2 provetta ml PCR. La concentrazione finale del filo componente è 100 nm e la concentrazione finale del filamento modificato anti-handle biotina è di 6.000 nM. Si noti che 28 molecole anti-gestiscono biotina modificato filo si legano a una 24 ore × 28T rettangolo in modo che il filo anti-gestire biotina modificata è superiore al 100% per rendere il legame favorevole. </li><li> Per l&#39;etichettatura interna, aggiungere 50 ml di soluzione di riserva 200 Nm dei fili, 3 ml di anti-gestire biotina filo modificato interna a 100 micron, 10 ml di 10X buffer di ricottura A, 37 ml di acqua deionizzata distillata a un 0,1 - 0,2 ml provetta PCR. La concentrazione finale del filo componente è 100 nm e la concentrazione finale di anti-handle biotina modifi<html> ed filone è 3.000 nm. Si noti che 14 molecole anti-handle biotina modificato filo legano ad una 24H × 28T rettangolo così anti-gestire biotina filo modificato è superiore al 100% per rendere il legame favorevole. </li><li> Ricottura entrambi i campioni in un termociclatore per 17 ore utilizzando la procedura descritta in 2.3. </li><li> Preparare un 2% gel nativo come descritto nei punti 2.4. </li><li> Purificare entrambi i campioni come descritto ai punti 2.5. </li><li> Misurare le concentrazioni delle strutture di DNA desiderati come descritto ai punti 2.6. </li></ol> 5. microscopia a forza atomica per l&#39;etichettatura Streptavidin <ol><li> Immagine ogni campione con un AFM, come descritto al punto 3 (figure 3B e 4B). </li><li> Dopo il primo turno delle immagini, aggiungere 40 ml di 1X tampone di ricottura A seguita da 1 ml di streptavidina a 10 mg / ml per il campione. Lasciare il composto di stabilirsi per circa 2 minuti prima di re-imaging (Figure 3C e 4C). </li></ol>_title &quot;&gt; 6. La conversione di un rettangolo in un tubo <ol><li> Per progettare un tubo sulla base del rettangolo, mantenere tutti gli SST componenti in posto tranne le file superiore e inferiore. Introdurre una nuova riga cui SST sono progettati concatenando le mezze tegole superiori e inferiori delle rispettive colonne ciclizzare il rettangolo originale in una conformazione tubo (Figura 5A). </li><li> Mescolare la nuova riga di fili (14 fili) con i fili che compongono il 24H × 28T rettangolo escluse le righe superiore e inferiore (336 linee) per ottenere una soluzione stock 200 Nm. </li><li> Seguire la purificazione gel passaggi 2,2-2,7 (Figura 5B). </li></ol> 7. Transmission Electron Microscope Imaging <ol><li> Pesare 0,06 g di formiato di uranile in 3 ml di acqua distillata per preparare una soluzione acquosa di uranile macchia formiato 2%. Filtrare la soluzione acquosa macchia uranile formiato 2% utilizzando un filtro da 0,2 micron attaccato ad una siringa. <ol><li> Aggiungere 5 ml di5 N NaOH al 1 ml di soluzione macchia filtrata. Brevemente agitare la soluzione e centrifugare a 20000 x g. </li></ol></li><li> Glow scaricare le griglie di carbonio rivestite (lato rivestito verso l&#39;alto) con le seguenti impostazioni: 25 mA, 45 s, 0,1 mbar e polarità negativa High Tension. </li><li> Utilizzare pinze a chiusura automatica per afferrare una griglia trattata bagliore scaricatore dal bordo. </li><li> Pipettare 3,5 ml di campione sulla griglia per 4 min. Usare un pezzo di carta da filtro per favorire off campione portando la carta da filtro a contatto con la griglia di lato. </li><li> Aggiungere immediatamente 3,5 ml di soluzione macchia sulla griglia per 1 min. </li><li> Wick via la macchia come in 7.4 e tenere la carta da filtro contro la rete del 1 - 2 min. </li><li> Trasferire la griglia di un titolare TEM campione e immagine utilizzando un JEOL JEM-1400 funzionare a 80 kV con ingrandimento variabile da 10 K a 80 K (Figura 5C). </li></ol> 8. Costruire forme arbitrarie utilizzando la Molecular Canvas <ol><li> Identificare una forma e selezionare i fili che corrispondono alla forma sulla tela molecolare. Per una forma triangolare per esempio, selezionare 206 su 362 capi per la tela molecolare. </li><li> Sostituire il dominio esposta (cioè lungo l&#39;ipotenusa del triangolo) con un segmento di poli-T 10 - 11 nucleotidi (disegno 1 nella Figura 6A), o aggiungere una protezione bordo che è complementare al dominio esposta e terminare con 10 - segmento lungo poly-T 11 nucleotide (disegno 2 nella Figura 6A) per prevenire l&#39;aggregazione. NOTA: Semplicemente ricottura gli SST che corrispondono ai pixel del triangolo (senza utilizzare fili protettore) porterà ad aggregazione e senza formazione di bande distinte prodotto su un gel. Utilizzare il disegno paraspigoli per varie forme in quanto è più efficiente delle risorse; richiede solo quattro set aggiuntivi di filamenti (Figura 6C) rispetto a 14 set aggiuntivi nella progettazione di sostituzione (Figure 6B). </li><li> Creare una libreria filo per la tela molecolare 310-pixel, che comprende il nucleo (la tela 362 SST), Set 1 * (paraspigoli che si legano al dominio 1 di una SST), Set 2 * (paraspigoli che si legano al dominio 2 di una SST), Set 3 * (paraspigoli che si legano al dominio 3 di un SST), e Set 4 * (paraspigoli che si legano al dominio di un 4 SST) per dare un totale di 1.344 paraspigoli. </li><li> Centrifugare le piastre a 96 pozzetti per i diversi set per circa 10 s. Pipettare i fili desiderati dalle piastre in modo da ottenere una soluzione stock di una certa forma. <ol><li> Per la forma di un triangolo con paraspigoli, pipetta 1 ml di 206 fili dal nucleo, 0 della serie 1 *, 0 della serie 2 *, 0 della serie 3 * e 24 fili della serie 4 * in una centrifuga 2 ml tubo. Aggiungere 20 ml di acqua distillata deionizzata al tubo per ottenere una soluzione stock di 400 nM dei filamenti di DNA. </li></ol></li><li> Aggiungere 50 ml di soluzione di 400 NM di stra DNA<html> nds, 10 ml di 10X buffer di ricottura B (50 mM Tris, pH 7.9, EDTA 10 mm, 125 mM MgCl 2) soluzione madre e 40 ul distillata H 2 O deionizzata in una provetta da 0,2 ml PCR. Questo rende un campione di 100 microlitri del triangolo in 1X tampone di ricottura B (5 mM Tris, pH 7,9, 1 mM EDTA, 12,5 mM MgCl 2) con trefoli a una concentrazione di circa 200 nM per filo. </li><li> Anneal il composto in un termociclatore per 17 ore come descritto al punto 2.3. </li><li> Preparare un 2% gel nativo come descritto al punto 2.4. </li><li> Purificare il campione come descritto al punto 2.5. </li><li> Misurare la concentrazione del DNA come descritto al punto 2.6. </li><li> Immagine del campione sotto AFM come descritto al punto 3 (Figura 7C e 7D). </li><li> Scegli e mescolare capi per forme diverse utilizzando la stessa libreria filamento. Ricuocere le diverse soluzioni e combinare campioni purificati di forme diverse per risparmiare tempo durante l&#39;imaging AFM. </li></ol>jove_title &quot;&gt; 9. Optional: Robot di automazione di disegno di figura e miscelazione liquido <ol><li> Utilizzare un programma MATLAB personalizzato per aiutare la progettazione di forme complesse. </li><li> Utilizzare il software per fornire indicazioni, sotto forma di una sequenza di dispensazione di un gestore di robot liquido. Utilizzare il gestore liquido robot di selezionare e miscelare i fili che costituiscono la forma di destinazione. NOTA: la progettazione e la ciocca di miscelazione è stato automatizzato per ridurre l&#39;errore umano e rendere intensa la costruzione meno lavoro. </li></ol> 10. Rettangoli e tubi Across diverse scale <ol><li> Costruire rettangoli di diverse dimensioni (Figura 10) semplicemente modificando il numero di eliche parallele (H) e il numero di spire elicoidali (T). </li><li> Eseguire il punto 3 per un rettangolo dimensione specifica. </li><li> Eseguire il punto 6 per un tubo di dimensione specifica. </li></ol>

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Ed. 50 (1), 264-267 (2011).</li><li>Zhao, Z., Liu, Y., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organizing+DNA+origami+tiles+into+larger+structures+using+preformed+scaffold+frames.">Organizing DNA origami tiles into larger structures using preformed scaffold frames.</a> Nano Lett. 11 (7), 2997-3002 (2011).</li><li>Woo, S., Rothemund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmable+molecular+recognition+based+on+the+geometry+of+DNA+nanostructures.">Programmable molecular recognition based on the geometry of DNA nanostructures.</a> Nat. Chem. 3 (8), 620-627 (2011).</li><li>Delebecque, C. J., Lindner, A. B., Silver, P. A., Aldaye, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+intracellular+reactions+with+rationally+designed+RNA+assemblies.">Organization of intracellular reactions with rationally designed RNA assemblies.</a> Science. 333 (6041), 470-474 (2011).</li><li>Lin, C., Liu, Y., Rinker, S., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+tile+based+self-assembly:+building+complex+nanoarchitectures.">DNA tile based self-assembly: building complex nanoarchitectures.</a> ChemPhysChem. 7 (8), 1641-1647 (2006).</li><li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+based+on+DNA.">Nanomaterials based on DNA.</a> Annu. Rev. Biochem. 79 (1), 65-87 (2010).</li><li>Voigt, N. V., Nangreave, J., Yan, H., Gothelf, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+origami:+a+quantum+leap+for+self-assembly+of+complex+structures.">DNA origami: a quantum leap for self-assembly of complex structures.</a> Chem. Soc. Rev. 40 (12), 5636-5646 (2011).</li><li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+Shapes+self-assembled+from+single+stranded+DNA+tiles.">Complex Shapes self-assembled from single stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</li><li>Wei, B., Wang, Z., Mi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniquimer:+software+of+de+novo+DNA+sequence+generation+for+DNA+self-assembly:+an+introduction+and+the+related+applications+in+DNA+self-assembly.">Uniquimer: software of de novo DNA sequence generation for DNA self-assembly: an introduction and the related applications in DNA self-assembly.</a> J. Comput. Theor. Nanosci. 4 (1), 133-141 (2007).</li><li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=De+novo+design+of+sequences+for+nucleic+acid+structural+engineering.">De novo design of sequences for nucleic acid structural engineering.</a> J. Biomol. Struct. Dyn. 8 (3), 573-581 (1990).</li><li>Hansma, H. G., Laney, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+binding+to+mica+correlates+with+cationic+radius:+assay+by+atomic+force+microscopy.">DNA binding to mica correlates with cationic radius: assay by atomic force microscopy.</a> Biophys. J. 70 (4), 1933-1939 (1996).</li><li>Seelig, G., Soloveichik, D., Zhang, D. Y., Winfree, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme-free+nucleic+acid+logic+circuits.">Enzyme-free nucleic acid logic circuits.</a> Science. 314 (5805), 1585-1588 (2006).</li><li>Yin, P., Choi, H. M. T., Calvert, C. R., Pierce, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programming+biomolecular+self-assembly+pathways.">Programming biomolecular self-assembly pathways.</a> Nature. 451 (7176), 318-322 (2008).</li></ol>

The authors declare competing financial interests.

Nella fase formazione della struttura, è importante mantenere un&#39;adeguata concentrazione di cationi magnesio (ad es., 15 mm) nella miscela filamento di DNA di nanostrutture di DNA di auto-assemblaggio. Analogamente, nella fase di caratterizzazione gel di agarosio / purificazione, è importante mantenere un adeguato concentrazione di cationi di magnesio (ad es., 10 mM) nel gel e il buffer gel running mantenere le nanostrutture di DNA durante l&#39;elettroforesi. Per la 24H × struttura 28T rettango...

Acido nucleico precedente lavoro autoassemblaggio 1-25 ha portato alla costruzione di successo di una varietà di strutture complesse, compreso il DNA 2 - 5,8,10 - 13,17,23 o RNA 7,22 3,4,7 periodica, 22 e algoritmico 5 bidimensionali reticoli, nastri 10,12 e tubi 4,12,13, cristalli 3D 17, poliedri 11 e finite, 2D forme 7,8. Un metodo particolarmente efficace è ponteggi origami di DNA, per cui un singolo filo impalcatura viene piegato da molti corti filamenti ausiliari fiocco per formare una forma complessa 9,14 - 16,18 - 21,25. Recentemente abbiamo segnalato un metodo per costruire nanostrutture discreti con forme 2D prescritte con piastrelle a singolo filamento (SST), e dimostrato strutture con complessità paragonabile a origami di DNA 26. Questo article è un adattamento del nostro lavoro precedente 26 e descrive in dettaglio i protocolli per l&#39;organizzazione di SST indirizzabili individualmente in sofisticate forme 2D finiti con dimensioni prescritte con precisione (larghezze e lunghezze) e morfologie. Uno dei principali vantaggi del metodo SST è la sua modularità. Ogni SST componente di una struttura serve come unità di costruzione modulare nell&#39;assemblaggio, e diversi sottoinsiemi di questi SST produrre forme distinte. Così, abbiamo stabilito una piattaforma generale per costruire nanostrutture con dimensioni e forme prescritte dalla corte, filamenti di DNA sintetico. SST contengono quattro domini, ciascuno lungo 10 o 11 nucleotidi (Figura 1A). Le SST legano in modo tale che le loro eliche parallele creano un reticolo di DNA tenuti insieme da legami incrociati. Ogni crossover è fosfato tra i domini 2 e 3. Il fosfato è allungato artificialmente nei diagrammi per chiarezza visiva. I crossover sono distanziati due spire elicoidali (21 basi) a parte (&lt;strong&gt; Figura 1B). I rettangoli compositi sono indicati con le dimensioni del numero di eliche e spire elicoidali. Ad esempio, un rettangolo che è di sei eliche e otto elicoidale gira lungo viene fatto riferimento come 6H × 8T rettangolo. SST può essere lasciato fuori, ha aggiunto, o comunque riorganizzate per creare strutture di forme arbitrarie e dimensioni (Figura 1C). Per esempio, un disegno rettangolare può essere arrotolato in un tubo con una lunghezza e raggio desiderato (Figura 1D). In alternativa, il SST reticolo rettangolare può essere visto come una tela molecolare costituito da SST pixel, ogni 3 nm da 7 nm. In questo studio, usiamo una tela molecolare di 310 full-length SST interne, 24 SST full-length che costituiscono i confini sinistro e destro, e 28 SST a mezzo busto che costituiscono le delimitazioni superiore e inferiore. La tela ha 24 doppie eliche legate da crossover e ogni elica contiene 28 spire elicoidali (294 basi) ed è quindi indicato comeuna 24H × 28T rettangolare tela. Il 24H × 28T tela ha un peso molecolare simile a quella di una struttura origami di DNA ricavato da un fago M13 ponteggio.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="919">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:183px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:401px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DNA Strands&#160;</td>
			<td style="width:183px;">Integrated DNA Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Section 3.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SYBR Safe DNA gel stain</td>
			<td style="width:183px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">S33102</td>
			<td>Section 3.4.2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Freeze&#39;N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns</td>
			<td style="width:183px;">BIO-RAD</td>
			<td style="width:119px;">731-6166</td>
			<td>Section 3.6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Bruker&#39;s Sharp Nitride Lever Probes</td>
			<td style="width:183px;">Bruker AFM Probes</td>
			<td style="width:119px;">SNL10</td>
			<td>Section 4.3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Safe Imager 2.0 Blue Light Transilluminator</td>
			<td style="width:183px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">G6600</td>
			<td>Section 3.6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifuge 5430R</td>
			<td style="width:183px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:119px;">5428 000.414</td>
			<td>Section 3.6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Transmission Electron Microscope&#160;</td>
			<td style="width:183px;">Jeol</td>
			<td style="width:119px;">Jem 1400</td>
			<td>Section 7.4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Multimode 8</td>
			<td style="width:183px;">Veeco</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Section 4</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Typhoon FLA 9000 Laser Scanner</td>
			<td style="width:183px;">GE Heathcare Life Sciences</td>
			<td style="width:119px;">28-9558-08</td>
			<td>Section 3.5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ultrapure Distilled water</td>
			<td style="width:183px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:119px;">10977-023</td>
			<td>Section 3.7.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mica disk</td>
			<td style="width:183px;">SPI Supplies</td>
			<td style="width:119px;">12001-26-2</td>
			<td>Section 4.1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Steel mounting disk</td>
			<td style="width:183px;">Ted Pella, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">16218</td>
			<td>Section 4.1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">carbon coated copper grid for TEM</td>
			<td style="width:183px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:119px;">FCF400-Cu</td>
			<td>Section 7.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">tweezers</td>
			<td style="width:183px;">Dumont</td>
			<td>0203-N5AC-PO</td>
			<td>Section 7.31</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">glow discharge system</td>
			<td style="width:183px;">Quorum Technologies</td>
			<td style="width:119px;">K100X</td>
			<td>Section 7.2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DNA Engine Tetrad 2 Peltier Thermal Cycler</td>
			<td style="width:183px;">BIO-RAD</td>
			<td>PTC&#8211;0240G</td>
			<td>Section 3.3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Owl Easycast B2 Mini Gel Electrophoresis Systems</td>
			<td style="width:183px;">ThermoScientific</td>
			<td>B2</td>
			<td>Section 3.4.3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Seekam LE Agarose 500G</td>
			<td style="width:183px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">50004</td>
			<td>Section 3.4.1</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">GeneRuler 1kb Plus DNA Ladder, Ready-To-Use 75-20000bp</td>
			<td style="width:183px;">ThermoScientific</td>
			<td style="width:119px;">SM1333</td>
			<td>Section 3.4.4</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Nanodrop 2000c UV-vis Spectrophotometer</td>
			<td style="width:183px;">ThermoScientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Section 3.7</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">0.2 um filter</td>
			<td style="width:183px;">Corning Inc.</td>
			<td style="width:119px;">431219</td>
			<td>Section 7.1.2</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

self-assembly of complex two-dimensional shapes from single-stranded dna tiles

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this article, we describe detailed protocols on how to fabricate sophisticated 2D shapes through the self-assembly of uniquely addressable single-stranded DNA tiles which act as molecular pixels on a molecular canvas. Each single-stranded tile (SST) is a 42-nucleotide DNA strand composed of four concatenated modular domains which bind to four neighbors during self-assembly. The molecular canvas is a rectangle structure self-assembled from SSTs. A prescribed complex 2D shape is formed by selecting the constituent molecular pixels (SSTs) from a 310-pixel molecular canvas and then subjecting the corresponding strands to one-pot annealing. Due to the modular nature of the SST approach we demonstrate the scalability, versatility and robustness of this method. Compared with alternative methods, the SST method enables a wider selection of information polymers and sequences through the use of de novo designed and synthesized short DNA strands.

L&#39;auto-assemblaggio di SST (Figura 1) produrrà un 24H × 28T rettangolo, come illustrato in figura 2. Sequenze di DNA per i diversi SST possono essere modificati / ottimizzata per abilitare l&#39;etichettatura streptavidina (Figura 3 e 4), la trasformazione di un rettangolo in un tubo (figura 5), programmabile autoassemblaggio di SST per formare tubi e rettangoli di diverse dimensioni (Figura 10), e la costruzione ...

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Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

DNA tiling is an effective approach to make programmable nanostructures. We describe the protocols to construct complex two-dimensional shapes by the self-assembly of single-stranded DNA tiles.

Auto-assemblaggio di forme complesse bidimensionali da Campagna DNA a singolo filamento

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

self-assembly-complex-two-dimensional-shapes-from-single-stranded-dna

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.4K Views.  Tsinghua University. DNA tiling is an effective approach to make programmable nanostructures. We describe the protocols to construct complex two-dimensional shapes by the self-assembly of single-stranded DNA tiles.