Name: stable dna motifs, 1d and 2d nanostructures constructed from small circular dna molecules
Uploaded: 2019-04-12T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Stable DNA Motifs, 1D and 2D Nanostructures Constructed from Small Circular DNA Molecules at JoVE.com

We zijn dankbaar voor financiële steun uit het NSFC (subsidies nr. 91753134 en 21571100), en de sleutel laboratorium van Bioelectronics van Zuidoost-Staatsuniversiteit.

1. bereiding van de ANI van de circulaire
<ol><li>Gebruik alle lineaire Ani geboden door commerciële bedrijven direct zonder verdere zuivering.</li>
	<li>Centrifugeer de DNA-monsters bij 5.000 × g gedurende 5 min voor het verzamelen van alle DNA-pellets op de bodem van de buizen. Het toevoegen van een passende hoeveelheid TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8,0) te ontbinden van het DNA.</li>
	<li>Meten van de concentratie van "a" ng/µL voor elke oplossing van de ss-DNA met behulp van een micro UV-spectrometer op 2...

<ol>
	<li>Tsu-Ju, F., 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=DNA+double-crossover+molecules.">DNA double-crossover molecules.</a> Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).</li><li>Winfree, E., Liu, F., Wenzler, L. A., 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=Design+and+self-assembly+of+two-dimensional+DNA+crystals.">Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals.</a> Nature. 394 (6693), 539-544 (1998).</li><li>Liu, F., Sha, R., 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=Modifying+the+surface+features+of+two-dimensional+DNA+crystals.">Modifying the surface features of two-dimensional DNA crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 121 (5), 917-922 (1999).</li><li>Yan, H., Park, S. H., Finkelstein, G., Reif, J. H., LaBean, T. 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-templated+self-assembly+of+protein+arrays+and+highly+conductive+nanowires.">DNA-templated self-assembly of protein arrays and highly conductive nanowires.</a> Science. 301 (5641), 1882-1884 (2003).</li><li>Liu, D., Wang, M., Deng, Z., Walulu, R., Mao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensegrity:+Construction+of+rigid+DNA+triangles+with+flexible+four-arm+DNA+junctions.">Tensegrity: Construction of rigid DNA triangles with flexible four-arm DNA junctions.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2324-2325 (2004).</li><li>Tian, C., Li, X., Liu, Z., Jiang, W., Wang, G., Mao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+self-assembly+of+DNA+tiles+into+complex+nanocages.">Directed self-assembly of DNA tiles into complex nanocages.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 53 (31), 8041-8044 (2014).</li><li>Wang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrosynthetic+analysis-guided+breaking+tile+symmetry+for+the+assembly+of+complex+DNA+nanostructures.">Retrosynthetic analysis-guided breaking tile symmetry for the assembly of complex DNA nanostructures.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (41), 13579-13585 (2016).</li><li>Ke, Y., Ong, L. L., Shih, W. 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=Three-dimensional+structures+self-assembled+from+DNA+bricks.">Three-dimensional structures self-assembled from DNA bricks.</a> Science. 338 (6111), 1177-1183 (2012).</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>Ke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+brick+crystals+with+prescribed+depths.">DNA brick crystals with prescribed depths.</a> Nature Chemistry. 6 (11), 994-1002 (2014).</li><li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns.">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).</li><li>Douglas, S. M., Dietz, H., Liedl, T., H&#246;gberg, B., Graf, F., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+DNA+into+nanoscale+three-dimensional+shapes.">Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes.</a> Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).</li><li>Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+into+twisted+and+curved+nanoscale+shapes.">Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes.</a> Science. 325 (5941), 725-730 (2009).</li><li>Ackermann, D., Schmidt, T. L., Hannam, J. S., Purohit, C. S., Heckel, A., Famulok, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+double-stranded+DNA+rotaxane.">A double-stranded DNA rotaxane.</a> Nature Nanotechnology. 5 (6), 436-442 (2010).</li><li>Zheng, H., Xiao, M., Yan, Q., Ma, Y., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+circular+DNA+molecules+act+as+rigid+motifs+to+build+DNA+nanotubes.">Small circular DNA molecules act as rigid motifs to build DNA nanotubes.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (29), 10194-10197 (2014).</li><li>Wang, M., Huang, H., Zhang, Z., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+DNA+lattices+constructed+from+two-tile+DAE-O+systems+possessing+circular+central+strands.">2D DNA lattices constructed from two-tile DAE-O systems possessing circular central strands.</a> Nanoscale. 8 (45), 18870-18875 (2016).</li><li>Guo, X., Wang, X. M., Wei, S., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+holliday+junction+in+small+circular+DNA+molecules+for+stable+motifs+and+two-dimensional+lattices.">Construction of a holliday junction in small circular DNA molecules for stable motifs and two-dimensional lattices.</a> ChemBioChem. 19 (13), 1379-1385 (2018).</li><li>Holliday, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanism+for+gene+conversion+in+fungi.">A mechanism for gene conversion in fungi.</a> Genet. Res. 5 (2), 282-304 (1964).</li><li>Duckett, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+the+Holliday+junction.">The structure of the Holliday junction.</a> Structure and Methods, Human Genome Initiative and DNA Recombination. 1 (1), 157-181 (1990).</li><li>Ariyoshi, M., Vassylyev, D. G., Iwasaki, H., Nakamura, H., Shinagawa, H., Morikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+structure+of+the+RuvC+resolvase:+A+holliday+junction-specific+endonuclease+from+E.+coli.">Atomic structure of the RuvC resolvase: A holliday junction-specific endonuclease from E. coli.</a> Cell. 78 (6), 1063-1072 (1994).</li><li>Eichman, B. F., Vargason, J. M., Mooers, B. H., Ho, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Holliday+junction+in+an+inverted+repeat+DNA+sequence:+sequence+effects+on+the+structure+of+four-way+junctions.">The Holliday junction in an inverted repeat DNA sequence: sequence effects on the structure of four-way junctions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (8), 3971-3976 (2000).</li><li>Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+and+scalable+preparation+of+pure+and+dense+DNA+origami+solutions.">Facile and scalable preparation of pure and dense DNA origami solutions.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).</li><li>de Gennes, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reptation+of+a+polymer+chain+in+the+presence+of+fixed+obstacles.">Reptation of a polymer chain in the presence of fixed obstacles.</a> The Journal of Chemical Physics. 55 (2), 572-579 (1971).</li><li>Slater, G. W., Noolandi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+biased+reptation+model+for+charged+polymers.">New biased reptation model for charged polymers.</a> Physical Review Letters. 55 (15), 1579 (1985).</li><li>Lilley, D. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+branched+nucleic+acid+structure+using+comparative+gel+electrophoresis.">Analysis of branched nucleic acid structure using comparative gel electrophoresis.</a> Quarterly Reviews of Biophysics. 41 (1), 1-39 (2008).</li><li>Pfreundschuh, M., Martinez-Martin, D., Mulvihill, E., Wegmann, S., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+high-resolution+imaging+of+native+proteins+by+force-distance+curve-based+AFM.">Multiparametric high-resolution imaging of native proteins by force-distance curve-based AFM.</a> Nature Protocols. 9 (5), 1113-1130 (2014).</li></ol>

De protocollen die in dit artikel richten zich op de synthese van kleine cirkelvormige DNA moleculen en de assemblage van DNA nanostructuren gepresenteerd. De meeste van willekeurig sequenced DNA ontwerpen kan worden gebruikt in dit protocol. De zuiverheid van de ANI van de circulaire is essentieel voor het succes van DNA assemblages. De opbrengst van de productie van cyclisatie kan worden verbeterd door een verlaging van de concentratie van 5'-phosphorylated lineaire DNA; echter, dit zal het verhogen van de werklast voo...

DNA-moleculen zijn gebruikt om te bouwen van allerlei nanostructuren decennia. Typische motieven omvatten DAE (dubbele crossover, antiparallel, zelfs half-draais) en DAO tegels1,2,3, star tegels4,5,6,7, single gestrand (ss) tegels8,9,10, en DNA origami11,12,13. Deze DNA motieven en roosters zijn samengesteld uit lineaire ss-Ani. Onlangs, anderen en we hebben het gebruik van circulaire ss-oligonucleotides gemeld als steigers bouwen motieven, nanotubes 1D en 2D roosters14,15,16,17. Door het invoegen van een Holliday junction (HJ)18,19,20,21 in het midden van c64nt, kunnen een paar van twee gekoppelde DAO tegels gevormde17. Dit nieuwe cDAO motief en derivaten daarvan zijn stabiel en stijf genoeg te monteren 2D DNA roosters maximaal 3 × 5 µm2. In deze paper gebruiken we een term voor "circulaire tile", die is gedefinieerd als een stabiele complexe DNA-molecule met de geconstrueerd met een cirkelvormige steiger en andere lineaire nietjes van ss-oligonucleotides, en een andere term voor "lineaire tile", die is opgebouwd uit een volledige reeks van lineaire SS-oligonucleotides.
Dit protocol laat zien hoe de bouw van vijf soorten DNA nanostructuren met kleine cirkelvormige DNA moleculen als steigers: 1) oneindige nanowires van 1 D c64nt en c84nt, 2) een oneindige 2D cDAO-c64nt-O en cDAO-c64nt-E (-O vertegenwoordigt een oneven aantal 5 half-draais en -E vertegenwoordigt een even getal van 4 half-draais) roosters, 3) oneindige 2D cDAO-c84nt-O en cDAO-c84nt-E roosters, 4) eindig 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O en 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O rechthoeken, 5) oneindige 1 D acDAO-c64nt-E nanorings en nanospirals (Zie Figuur 3-5 voor de schematische tekeningen en beelden van de bovenstaande vijf soorten DNA nanostructuren). De 1D-c64nt en c84nt-nanowires zijn samengesteld uit elke steiger van het c64nt en c84nt respectievelijk twee lineaire nietjes is gekoppeld. Elke ronde tegel van de cDAO-c64nt, acDAO-c64nt, cDAO-c74nt of cDAO-c84nt is respectievelijk van de overeenkomstige steiger of c64nt, c74nt, c84nt met vier lineaire nietjes gegloeid. De oneindige 2D roosters zijn samengesteld uit hetzelfde soort twee cirkelvormige tegels met verschillende reeksen. De twee eindige 2D rechthoek roosters zijn samengesteld uit twee sets van 32 circulaire sub stenen respectievelijk. Om geld te besparen, wordt slechts één-sequenced c64nt, c74nt en c84nt gebruikt als de respectieve steiger terwijl verschillende overhangen worden gebruikt om te ontharden de 32 cDAO-c64nt, 12 cDAO-c74nt en 20 cDAO-c84nt circulaire sub tegels respectievelijk in sub tegel onthardende eerst, vervolgens Meng de overeenkomstige 32 circulaire sub tegels en toepassing van het tweede lattice gloeien stap om te assembleren de eindige 5 × 6 cDAO-c64nt-O en 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O roosters, respectievelijk. Zeker, anders sequenced circulaire steigers worden aangenomen om te verzamelen van een verscheidenheid van eindige grootte nanostructuren, maar het kost meer geld en arbeid. De oneindige 1D acDAO-c64nt-E nanorings en nanospirals zijn uit één-sequenced asymmetrische acDAO-c64nt-tegels met lineaire Connecties van een even aantal 4 half-draais gegloeid. Er zijn twee benaderingen te monteren van oneindige 2D roosters van circulaire tegels van cDAO-c64nt en cDAO-c84nt, die respectievelijk door de intertile afstanden uit een even aantal 4 en een oneven aantal 5 half-beurten worden onderscheiden. De voormalige vereist alle tegels worden uitgelijnd identiek; de laatste vereist afwisseling van de gezichten van twee naburige tegels langs de spiraalvormige assen. Als de tegel rigide en vlakke, zoals cDAO-c64nt is, beide benaderingen zal het genereren van vlakke nanoribbons; Als de tegel is gebogen naar één richting, zoals cDAO-c84nt, de intertile aansluiting van een even aantal 4 halve bochten genereert nanobuisjes, overwegende dat de intertile aansluiting van een oneven aantal 5 halve bochten zal produceren vlakke nanoribbons als gevolg van de afschaffing van kromming-vooringenomen groei door alternatieve uitlijning van gebogen tegels. De succesvolle vergadering van 1D en 2D DNA nanostructuren van circulaire tegels geeft verschillende voordelen van deze nieuwe aanpak: stabiliteit en stevigheid van circulaire tegels over lineaire tegels, chirale tegels voor montage van asymmetrische nanostructuren zoals afgedwongen nanorings en nanoribbons, nieuwe visies op het begrip van de mechanica van het DNA en moleculaire structuren, enz.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:684px;" width="684">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">T4 ligase</td>
			<td style="width:171px;">TaKaRa</td>
			<td style="width:131px;">2011A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">T4 buffer</td>
			<td style="width:171px;">TaKaRa</td>
			<td style="width:131px;">2011A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TE buffer</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B548106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thermo bottle</td>
			<td style="width:171px;">Thermos</td>
			<td style="width:131px;">SK-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thermo cycler</td>
			<td style="width:171px;">Bio Gener</td>
			<td style="width:131px;">GE4852T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Exonuclease I</td>
			<td style="width:171px;">TaKaRa</td>
			<td style="width:131px;">2650A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Exonuclease I buffer</td>
			<td style="width:171px;">TaKaRa</td>
			<td style="width:131px;">2650A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">30% (w/v) Acryl/Bis solution (19:1)</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B546016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TAE premix podwer</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B540023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Mg(Ac)2&#183;4H2O</td>
			<td style="width:171px;">Nanjing Chemical Reagent</td>
			<td style="width:131px;">C0190550223</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Urea</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">A510907</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TEMED</td>
			<td style="width:171px;">BBI</td>
			<td style="width:131px;">A100761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ammonium Persulfate</td>
			<td style="width:171px;">Nanjing Chemical Reagent</td>
			<td style="width:131px;">13041920295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Power supply</td>
			<td style="width:171px;">Beijing Liuyi</td>
			<td style="width:131px;">DYY-8C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Water bath</td>
			<td style="width:171px;">Sumsung</td>
			<td style="width:131px;">DK-S12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Formamide</td>
			<td style="width:171px;">BBI</td>
			<td style="width:131px;">A100314</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DNA Marker (25~500 bp)</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B600303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DNA Marker (100~3000 bp)</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B500347</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Loading buffer</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B548313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PAGE electrophoresis systerm</td>
			<td style="width:171px;">Beijing Liuyi</td>
			<td style="width:131px;">24DN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filter</td>
			<td style="width:171px;">ASD</td>
			<td style="width:131px;">5010-2225</td>
			<td>0.22 &#181;M</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">UV imaging System</td>
			<td style="width:171px;">Tanon</td>
			<td style="width:131px;">2500R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">n-butanol</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">A501800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Absolute Ethanol</td>
			<td style="width:171px;">SCR</td>
			<td style="width:131px;">10009257</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">NaOAc</td>
			<td style="width:171px;">Nanjing Chemical Reagent</td>
			<td style="width:131px;">12032610459</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:171px;">eppendorf</td>
			<td style="width:131px;">Centrifuge 5424R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vacuum concentrator</td>
			<td style="width:171px;">CHRIST</td>
			<td style="width:131px;">RVC 2-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ultraviolet spectrum</td>
			<td style="width:171px;">Allsheng</td>
			<td style="width:131px;">Nano-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">nucleic acid stain</td>
			<td style="width:171px;">Biotium</td>
			<td style="width:131px;">16G1010</td>
			<td>GelRed</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Agarose</td>
			<td style="width:171px;">Biowest</td>
			<td style="width:131px;">G-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Agarose electrophoresis systerm</td>
			<td style="width:171px;">Beijing Liuyi</td>
			<td style="width:131px;">DYCP-31CN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Heating Plate</td>
			<td style="width:171px;">Jiangsu Jintan</td>
			<td style="width:131px;">DB-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TBE premix podwer&#160;</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;">B540024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">filter column</td>
			<td style="width:171px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:131px;">7326165</td>
			<td>Freeze &#39;N Squeeze column</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">AFM</td>
			<td style="width:171px;">Bruker</td>
			<td style="width:131px;">Dimension FastScan</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PEG8000</td>
			<td style="width:171px;">BBI</td>
			<td style="width:131px;">A100159</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mica</td>
			<td style="width:171px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:131px;">BP50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">triangular AFM probe in air</td>
			<td style="width:171px;">Bruker</td>
			<td style="width:131px;">FastScan-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">triangular AFM probe in fulid</td>
			<td style="width:171px;">Bruker</td>
			<td style="width:131px;">ScanAsyst-fluid+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DNA strands</td>
			<td style="width:171px;">Sangon</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

stable dna motifs, 1d and 2d nanostructures constructed from small circular dna molecules

Dit artikel presenteert een gedetailleerd protocol voor synthese van kleine cirkelvormige DNA moleculen, gloeien van circulaire DNA motieven, en de bouw van 1D en 2D DNA nanostructuren. Decennia, wordt de snelle ontwikkeling van DNA nanotechnologie toegeschreven aan het gebruik van de ANI van de lineaire als het uitgangsmateriaal. Bijvoorbeeld, staat de tegel DAO (dubbel crossover, antiparallel, vreemd half-draais) bekend als een bouwsteen voor bouw van 2D DNA roosters; de structuur van de kern van DAO bestaat uit twee lineaire single-stranded (ss) oligonucleotides, zoals twee touwen maken een rechterhand granny knoop. Hierin, een nieuw soort DNA tegels genaamd cDAO (gekoppelde DAO) zijn gebouwd met behulp van een kleine cirkelvormige ss-DNA van c64nt of c84nt (circulaire 64 of 84 nucleotiden) als onderdeel van de steiger en verschillende lineaire ss-Ani als het nietje strengen. Perfecte 1D en 2D nanostructuren zijn samengesteld uit cDAO tegels: oneindige nanowires, nanobuisjes, nanospirals en nanoribbons; en eindige nano-rechthoeken. Gedetailleerde protocollen worden beschreven: 1) voorbereiding door T4 ligase en zuivering door denaturering van de pagina (polyacrylamide gelelektroforese) van kleine cirkelvormige oligonucleotides, 2) gloeien van stabiele cirkelvormige tegels, gevolgd door inheemse pagina-analyse, 3) monteren van oneindige 1D nanowires, nanorings, nanospirals, oneindige 2D roosters van nanotubes en nanoribbons en eindige 2D nano-rechthoeken, gevolgd door de AFM (Atomic Force microscopie) imaging. De methode is eenvoudig, robuust en betaalbaar voor de meeste labs.

De circulaire DNA beweegt iets langzamer dan zijn voorloper lineaire DNA in denaturering pagina (Figuur 2) omdat de porie binnen de circulaire DNA is doorgedrongen en achterlijk door gel vezels23,24,25. De correcte afbinding reactie efficiëntie van oligo-monomeer cyclisatie hangt af van de volgorde van het substraat en concentratie, reactie temperatuur, tijd, en...

Watch this Scientific Journal Video about Stable DNA Motifs, 1D and 2D Nanostructures Constructed from Small Circular DNA Molecules at JoVE.com

Stable DNA Motifs, 1D and 2D Nanostructures Constructed from Small Circular DNA Molecules

Dit artikel presenteert een gedetailleerd protocol voor T4 afbinding en denatureren pagina zuivering van kleine cirkelvormige DNA moleculen, gloeien en inheemse pagina analyse van circulaire tegels-, montage- en AFM beeldvorming van 1D en 2D DNA nanostructuren, evenals agarose gel elektroforese en centrifugeren zuivering van eindige DNA nanostructuren.

Stabiele DNA motieven, 1D en 2D nanostructuren opgebouwd uit kleine cirkelvormige DNA-moleculen

This article presents a detailed protocol for synthesis of small circular DNA molecules, annealing of circular DNA motifs, and construction of 1D and 2D ...

Deze methode breidt DNA nanotechnologie van de bronmaterialen van lineaire oligonucleotide, DAS, in wat meer cirkelvormige DAS uit. De belangrijkste voordelen van deze technische zijn dat het een eenvoudige, robuuste en betaalbare voor de meeste laboratoria. Voor circulaire DNA-zuivering voegt u 20 microliter formamide toe aan een oplossing van vers bereid, intact circulair DNA, tot een eindvolume van 140 microliter met mengen.Laad 16 tot 20 microliter van circulaire DNA-oplossing op elk van de zeven tot negen denaturering PAGE gel putten. Meng twee microliter van lading kleurstof met acht microliters van de overeenkomstige voorloper lineaire DNA, en injecteren van het mengsel in een aparte referentie goed. Dan lopen de gel voor ongeveer twee uur op 10 volt per centimeter, het stoppen van de run wanneer de xylene cyanol FF kan worden waargenomen ongeveer twee derde van de gel.Het dragen van rubberen handschoenen en bril, breng de gel op een fluorescerende dunne laag chromatografie plaat, en gebruik een scheermesje af te snijden van de doelgel banden, zoals geschaduwd door de UV-bestraling. Plaats de gel banden in een twee milliliter microcentrifuge buis voor het drogen, dan pureer de gedroogde gels in een pasta, en voeg gedeïoniseerd water op twee keer het volume van de gel, voor 's nachts schudden bij kamertemperatuur. De volgende ochtend, filter het mengsel in een twee milliliter microcentrifuge buis, spoelen de zijkanten van de eerste buis met een klein volume van gedeïoniseerd water om eventuele resterende DNA terug te vorderen, en filteren weer om de supernates te combineren.Zuiver vervolgens het circulaire DNA via ethanolneerslag en bewaar het DNA bij min 20 graden Celsius. Voor een pot annealing, meng twee microliter van 10-voudige Tris acetaat EDTA magnesium buffer, een microliter van elke 10 micromolar DNA voorraad oplossing van een set van lineaire en cirkelvormige strengen in gelijke molaire verhoudingen, en extra Tris EDTA buffer in een 200 microliter PCR testbuis, tot een uiteindelijk volume van 20 microliter. Dan anneal de montage oplossing in een thermische fles van 95 tot 25 graden Celsius, meer dan 48 uur.Voor tweestaps annealing van oneindige roosters, meng twee microliters van 10-voudig Tris acetaat EDTA magnesium buffer, een microliter van elke 10 micromolar DNA voorraad oplossing van een set van lineaire en cirkelvormige strengen in gelijke molaire verhoudingen, en extra Tris EDTA buffer in een 200 microliter PCR reageerbuis, tot een uiteindelijk volume van 20 microliter. In de eerste sub-tegel annealing stap, anneal elke precursor sub-tegel oplossing in een PCR thermocycler, met behulp van een snelle lineaire koelmethode van 95 tot 25 graden Celsius, meer dan twee en een half uur. Om de assemblageoplossing voor te bereiden, mengt u voor elk van de vier oneindige roosters 10 microliters van elk van de twee corresponderende subtegeloplossingen samen tot een uiteindelijke concentratie van 0,25 micromolar voor elke streng.In de tweede rooster annealing stap, anneal de 20 microliter mengsel in een PCR thermocycler, met behulp van een langzame koelmethode. Voor twee stap annealing van twee eindige rechthoek roosters, meng een microliter van 10 voudig Tris acetaat EDTA magnesium buffer, 0,5 microliter van elke 10 micromolar DNA voorraad oplossing van een set van lineaire en cirkelvormige strengen in gelijke molar ratio's, en extra Tris EDTA buffer in een 200 microliter PCR testbuis, tot een uiteindelijk volume van 10 microliter. In de eerste annealing stap, anneal elke precursor sub-tegel oplossing in de PCR thermocycler, met behulp van de snelle lineaire koelmethode, zoals aangetoond, van 95 tot 25 graden Celsius, meer dan twee en een half uur, en meng de geannealed 32 sub-tegel oplossingen, elk met 2 microliter, samen in een 200 microliter PCR-reageerbuis, tot een uiteindelijk volume van 64 microliter.Dan, in de tweede annealing stap, anneal de 64 microliter mengsel in de thermocycler, met behulp van de langzame koeling methode, zoals aangetoond. Voor elektroforese zuivering van de eindige roosters, bereiden een native 2%agarose gel en belasting 20 microliters van de eindige rooster oplossing in elke put, samen met de toevoeging van 5 microliters van een 100 tot 3000 base-pair DNA ladder, in een aparte put. Na het uitvoeren van de gel gedurende twee uur op 5 volt per centimeter in een ijswaterbad, snijd de doelgelbanden op ongeveer het niveau van de 1000 base pair marker onder UV-licht, zoals aangetoond, en snijd de gel banden in fijne stukken.Plaats de geplette gels in een filterkolom en centrifuge de kolom om de roosters te extraheren. Verzamel vervolgens de oplossing voor microscopiebeeldvorming met atoomkracht. Voor eindige roosterzuivering door polyethalene glycol, of PEG, meng 50 microliters van de eindige roosteroplossing met een gelijk volume van 15%PEG 8000 buffer, centrifuge de oplossing, en opnieuw opschorten de pellet in 100 microliters van PEG buffer, voor een extra centrifugatie.Na de tweede centrifugatie, opnieuw opschorten de pellet in Tris acetaat EDTA magnesium buffer, voor atomaire kracht microscopie imaging. Voor oneindige 2D rooster atoomkracht microbeeldvorming, klijp een verse laag mica, en deponeren twee microliters van de geannealed monster op het schone oppervlak. Laat de DNA-roosters twee minuten absorberen op het mica-oppervlak, voordat u het oppervlak twee keer wast, met 100 microliters gedeïoniseerd water per wasbeurt, waardoor het oppervlak na de tweede wasbeurt met perslucht wordt droogt.Om atomaire krachtmicroscoopbeelden van de oneindige DNA-roosters in de lucht te verkrijgen, opent u de tikmodus in de beeldsoftware en stelt u de scangrootte in op 0,5 tot vijf micrometer, de scanresolutie op 512-lijnen en de scansnelheid tussen één tot 3,5 Hertz. Scan vervolgens het micaoppervlak met driehoekige atoomkrachtmicroscoopsondes. Voor eindige DNA roosters imaging, klampen uit een verse laag van mica, zoals aangetoond, en deponeren 80 microliters van een vouw Tris acetaat EDTA magnesium buffer op de schone mica oppervlak.Voeg vervolgens vijf microliter eindige monsters toe aan de buffer en laat de DNA-roosters twee minuten opnemen op het mica-oppervlak, voordat u nog eens 50 microliters tris-acetaat EDTA magnesiumbuffer aan de sonde toevoegt. Stel vervolgens de scangrootte in op 0,5 op één micrometer, de scanresolutie op 256 lijnen en de scansnelheid op 1,5 Hertz, voordat u het oppervlak scant met de driehoekige sondes, zoals aangetoond. Het cirkelvormige DNA beweegt iets langzamer dan het voorloper lineair DNA in de denatureringsPAGINA, omdat de porie in het cirkelvormige DNA wordt gepenetreerd en vertraagd door de gelvezels.De ronde 64 nucleotide assemblage families hebben slechts een duidelijke en schone band voor elke assemblage, bevestiging van de stabiliteit van hun monomeer motieven. De cirkelvormige 84 nucleotide assemblage families van tegels, echter, hebben uitstrijkjes rond hun belangrijkste banden, die de aanwezigheid van kleine bijproducten aangeeft. Ongeacht de minor door producten van onjuiste medewerkers, kunnen uitstekende roosters met hoge opbrengsten worden samengesteld uit de doelmonomeermotieven.Elke assemblage heeft zijn eigen morfologische kenmerken in de micrometer schaal, zoals nanodraden, nanobuisjes, nanospiralen, nanoribbons, en nanorectangles. Tijdens een poging tot deze procedure, is het belangrijk om te onthouden om te voorkomen dat, met name, vuil verontreiniging tijdens of uit de stappen. Na de ontwikkeling, deze techniek maakte de weg vrij voor onderzoek op het gebied van DNA nanotechnologie om nieuwe familieleden van een aantal meer circulaire DNA nanotechnologie te verkennen.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Gyroid Nickel nanostructuren van diblokcopolymeer supramoleculen

Nanoporous metal foams possess a unique combination of properties - they are catalytically active, thermally and electrically conductive, and furthermore, ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Microfluidic On-chip Capture-cycloaddition Reaction to Reversibly Immobilize Small Molecules or Multi-component Structures for Biosensor Applications

Microfluïdische On-chip Capture-cycloadditiereactie omkeerbaar Immobiliseer Small Molecules of Multi-component Structuren voor biosensortoepassingen

Methods  for rapid surface immobilization of bioactive small molecules with control over  orientation and immobilization density are highly desirable for ...

Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

Vouwen en Karakterisatie van een Bio-responsieve Robot van DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

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

Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs 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 ...

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Voorbereiding van Mica en Silicon substraten voor DNA Origami Analyse en Experimentation

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

Sterk Stabiel, Functioneel Hairy Nanodeeltjes en Biopolymeren uit houtvezels: Towards Sustainable Nanotechnologie

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While ...

DNA-magnetic Particle Binding Analysis by Dynamic and Electrophoretic Light Scattering

DNA-magnetische deeltjes analyse door dynamische en elektroforetische lichtverstrooiing bindend

Isolation of DNA using magnetic particles is a field of high importance in biotechnology and molecular biology research. This protocol describes the ...

Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures

Gentherapie geïnspireerd Polycation Coating voor bescherming van DNA Origami nanostructuren

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in ...