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

. אנחנו אסירי תודה על התמיכה הכספית של NSFC (מענקים מס ' 91753134 ו- 21571100), ואוניברסיטת מדינת מפתח מעבדה של Bioelectronics של דרום-מזרח.

1. הכנת DNAs עגול
<ol><li>השתמש כל DNAs ליניאריים הניתנים על ידי חברות מסחריות ישירות ללא טיהור נוסף.</li>
	<li>Centrifuge דגימות ה-DNA ב 5000 g × במשך 5 דקות כדי לאסוף את כל כדורי ה-DNA בחלק התחתון של הצינורות. הוסף אמצעי אחסון המתאים טה מאגר (10 מ"מ טריס, 1 מ"מ EDTA, pH 8.0) כדי להמיס את ה-DNA.</li>
	<li>למדוד את הריכוז של "a" ng/µL עב?...

<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>

הפרוטוקולים הציג באופן זה דגש במאמר על הסינתזה של מולקולות DNA מעגלי קטנות, ההרכבה של דנ א nanostructures. רוב העיצובים DNA וסודרו באופן אקראי ניתן להשתמש בפרוטוקול זה. טוהר DNAs מעגלית היא קריטית להצלחת הרכבות ה-DNA. ניתן לשפר את התשואה הפקה של cyclization על-ידי הורדת הריכוז של DNA ליניארי 5'-phosphorylated; עם זאת, זה...

היו בשימוש במולקולות דנ א כדי לבנות סוגים רבים של nanostructures במשך עשרות שנים. מוטיבים אופייניים כוללים דיי (מוצלב זוגי, antiparallel, אפילו חצי. מסתבר) ורווקה DAO אריחים1,2,3, אריחים כוכב4,5,6,7, תקועים (הה) אריחים8,9,10, ו- DNA אוריגמי11,12,13. אלה המוטיבים אן, פומפיה are התכנסו from ss ליניארי-DNAs. לאחרונה, אנחנו ואחרים דיווחו השימוש של האס. אס מעגלית-oligonucleotides כמו פיגומים לבנות מוטיבים, צינורות 1 י, ואת רשתות 2D14,15,16,17. על-ידי הוספת הולידיי לצומת (ג'ונסון)18,19,20,21 במרכז c64nt, זוג שני אריחים DAO בשילוב יכול להיות בנוי17. זה מוטיב cDAO חדש ונגזרותיו יציבים, DNA נוקשה מספיק כדי להרכיב 2D סורגים עד 3 × 5 מיקרומטר2. בנייר זה, אנו משתמשים מונח של "אריח מעגלית", אשר מוגדר יציב DNA מורכב מולקולה נבנה עם אחד לגרדום מעגלית ומקומות ליניארי של האס. אס-oligonucleotides, מונח אחר של "אריח ליניארי", אשר נבנה מתוך ערכה מלאה של ליניארי אס-oligonucleotides.
פרוטוקול זה מדגים כיצד לבנות חמישה סוגים של ה-DNA nanostructures עם מולקולות DNA מעגלי קטן כמו פיגומים: nanowires c64nt ו- c84nt 1 י 1) אינסופי, אינסוף 2) 2D cDAO-c64nt-O, cDAO-c64nt-E (-O מייצגת מספר אי-זוגי של 5. מסתבר חצי ו- E פומפיה מייצג מספר זוגי של חצי-הופכת 4), 3) אינסופי 2D cDAO-c84nt-O ו- cDAO-c84nt-E פומפיה, 4) סופית 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O ו- 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O מלבנים, 5) אינסופי 1 י acDAO-c64nt-E nanorings ו- nanospirals (עיין איור 3-5 סכמטי ציורים, תמונות של חמישה סוגי הדנ א nanostructures לעיל). 1 י c64nt ו- c84nt nanowires are התכנסו from כל לגרדום c64nt ו- c84nt הקשורים עם שתי סיכות ליניארי בהתאמה. כל אריח מעגלית של cDAO-c64nt, acDAO-c64nt, cDAO-c74nt או cDAO-c84nt הוא annealed מ שלה לגרדום המתאים של c64nt, c74nt או c84nt עם ארבע סיכות ליניארי בהתאמה. פומפיה 2D אינסופי הם התאספו מאותו סוג? של שני אריחים מעגלית עם רצפים שונים. פומפיה מלבן 2D סופית שני are התכנסו from שתי ערכות של 32 אריחים תת מעגלית בהתאמה. כדי לחסוך כסף, c64nt רק אחד רציף, c74nt ו- c84nt משמש לגרדום המתאימים בזמן המסוכך שונות משמשות anneal של 32 cDAO-c64nt, cDAO 12-c74nt, ואריחי cDAO 20-c84nt מעגלית משנה בהתאמה בשלב הראשון אריח תת מחזק, אז מערבבים יחד המתאימים 32 מעגלית תת האריחים ולהחיל בסריג השני חישול שלב להרכיב את סופי 5 × 6 cDAO-c64nt-O ו- 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O רשתות, בהתאמה. . בהחלט, וסודרו באופן שונה פיגומים מעגלית ניתן לאמץ להרכיב מגוון רחב של גודל סופי nanostructures, אולם זה יעלה יותר כסף, עמל. Nanorings acDAO-c64nt-E 1D אינסופי של nanospirals הם annealed האריחים רציף אחד אסימטרי acDAO-c64nt עם חיבורי ליניארי של מספר זוגי של חצי 4. מסתבר. ישנן שתי גישות להרכיב אינסוף פומפיה 2D האריחים מעגלית של cDAO-c64nt ו- cDAO-c84nt, אשר נבדלים על ידי מרחקים intertile של מספר זוגי של 4 ומספר אי-זוגי של חצי 5. מסתבר בהתאמה. לשעבר דורש כל האריחים ייושר באופן זהה; האחרון דורש ניטור פניהם של שני האריחים הסמוכים לאורך הצירים הסליל. אם המשבצת מישורי, כגון cDAO-c64nt הנוקשה, שתי הגישות יפיק nanoribbons מישורי; אם המשבצת מעוקם לכיוון בכיוון אחד, כגון cDAO-c84nt, חיבור intertile של מספר זוגי של 4 פונה חצי יפיק צינוריות, ואילו החיבור intertile של מספר אי-זוגי של 5 פונה חצי יפיקו מישורי nanoribbons בשל חיסול מוטה-עקמומיות הצמיחה על ידי יישור חלופי של אריחים מעוקל. הרכבה מוצלחת של nanostructures ה-DNA 1 י ו- 2D האריחים מעגלית מציין מספר יתרונות של גישה חדשה זו: לאכוף את יציבות, קשיחות של אריחים מעגלית על אריחים ליניארי, אריחים כיראלי להרכבת סימטרית nanostructures כגון nanorings, nanoribbons, חזיונות חדשים על להבין את מכניקת הדנ א ואת מבנה מולקולרי, וכו '.

<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

מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט של סינתזה של מולקולות DNA מעגלי קטנות, חישול של מעגלי DNA מוטיבים ובניית nanostructures DNA 1 י ו- 2D. במשך עשרות שנים, הפיתוח המואץ של ננוטכנולוגיית דנ א מיוחס השימוש DNAs ליניארית כמו למקורות ראשוניים. לדוגמה, המשבצת דאו (כפול מוצלב, antiparallel, מוזר. מסתבר חצי) היא ידועים כמו אבן בניין להקמת רשתות ה-DNA 2D; המבנה הליבה של DAO עשוי שתי oligonucleotides חד גדילי לינארי (הה), כמו שני חבלים עושה קשר סבתא יד ימין. במסמך זה, סוג חדש של אריחים DNA נקרא cDAO (בשילוב DAO) נבנים תוך שימוש קטן מעגלית ss-DNA של c64nt או c84nt (מעגלית 64 או 84 נוקלאוטידים) וגם סטרנד לגרדום מספר ליניארי האס. אס-DNAs כמו קווצות סיכות. Nanostructures 1D ו- 2D מושלם are התכנסו from cDAO אריחים: nanowires אינסופי, nanospirals, צינורות, nanoribbons; סופי ננו-מלבנים. פרוטוקולים מפורט מתוארים: 1) הכנה על ידי T4 ליגאז וטיהור על ידי denaturing עמוד (לזיהוי אלקטרופורזה בג'ל) של oligonucleotides עגול קטן, 2) חישול של אריחים מעגלית יציב, ואחריו ניתוח דף מקורית, 3) הרכבה של אינסוף 1 י nanowires, nanorings, nanospirals, פומפיה 2D אינסופי של צינוריות nanoribbons ו ננו 2D סופיים-מלבנים, ואחריו AFM (מיקרוסקופ כוח אטומי) הדמיה. השיטה היא פשוטה, חזקים, במחיר סביר עבור רוב מעבדות.

ה-DNA מעגלי נע לאט יותר ה-DNA ליניארי שלו קודמן denaturing דף (איור 2) כי הנקבובית את ה-dna מעגלי הוא שחדר, מפגר מאת ג'ל הסיבים23,24,25. יעילות התגובה מצדו הנכון עבור oligo-מונומר cyclization תלוי המצע רצף, ריכוז, טמפרטורת התגובה, ...

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

מאמר זה מציג פרוטוקול מפורט עבור T4 מצדו ולטיהור denaturing דף קטן מולקולות DNA מעגלי, חישול, ניתוח דף מקורית של אריחים מעגלית, בהרכבת AFM הדמיה של nanostructures ה-DNA 1 י ו- 2D, כמו גם agarose ג'ל אלקטרופורזה וטיהור צנטריפוגה של סופי אן nanostructures.

המוטיבים אן יציב, 1 י ו- 2D Nanostructures בנוי מולקולות DNA מעגלי קטן

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

שיטה זו מרחיבה את ננוטכנולוגיה DNA מחומרי המקור של אוליגונוקלאוטיד ליניארי, DAS, לתוך כמה DAS מעגלי יותר. היתרונות העיקריים של טכניים אלה הם שזה פשוט, חזק ובמחיר סביר עבור רוב המעבדות. לטיהור דנ"א מעגלי, הוסיפו 20 מיקרוליטרים של פורמאמיד לפתרון של דנ"א עגול טרי, שלם, לנפח סופי של 140 מיקרוליטר עם ערבוב.לטעון 16 עד 20 microliters של פתרון DNA מעגלי לכל שבע עד תשעה denaturing דף ג'ל בארות. מערבבים שני מיקרוליטרים של צבע טעינה עם שמונה מיקרוליטרים של הדנ"א ליניארי הקדמה המתאים, ולהזריק את התערובת לתוך היטב התייחסות נפרדת. לאחר מכן להפעיל את הג'ל במשך כשעתיים ב 10 וולט אחוזים, לעצור את הריצה כאשר קסילן cyanol FF ניתן לראות כשני שלישים במורד הג'ל.לובשים כפפות גומי ומ המשקפיים, מעבירים את הג'ל לצלחת כרומטוגרפיה פלואורסצנטית בשכבה דקה, ולהשתמש בסכין גילוח כדי לחתוך את רצועות ג'ל היעד, כפי שמצליל על ידי הקרנת UV. מניחים את רצועות הג'ל בצינור מיקרוצנטריפוגה של שני מיליליטר לייבוש, ואז מועכים את הג'לים המיובשים לעיסה, ומוסיפים מים מיוצבים בנפח כפול של ג'ל, לרעידות לילה בטמפרטורת החדר. למחרת בבוקר, לסנן את התערובת לתוך צינור microcentrifuge שני מיליליטר, לשטוף את הצדדים של הצינור הראשון עם נפח קטן של מים מיוננים כדי לשחזר כל DNA שיורית, וסינון שוב לשלב את supernates.לאחר מכן לטהר את ה-DNA המעגלי באמצעות משקעים אתנול, ולאחסן את ה-DNA במינוס 20 מעלות צלזיוס. עבור חישול סיר אחד, לערבב שני microliters של חיץ מגנזיום טריס אצטט 10-קיפול EDTA, מיקרוליטר אחד של כל 10 פתרון מלאי DNA מיקרומולארי של קבוצה של גדילים ליניאריים ועגולים ביחסים טוחנים שווים, ומאגר טריס EDTA נוסף במבחנת PCR 200 מיקרוליטר, לנפח סופי של 20 microliters. ואז anneal פתרון ההרכבה בבקבוק תרמי מ 95 עד 25 מעלות צלזיוס, מעל 48 שעות.לחיטוי דו-שלבי של סריגים אינסופיים, ערבבו שני מיקרוליטרים של חיץ מגנזיום טריס אצטט פי 10, מיקרוליטר אחד של כל 10 תווי DNA מיקרומולרים של סט גדילים ליניאריים ועגולים ביחסים טוחנים שווים, ומאגר טריס EDTA נוסף במבחנת PCR של 200 מיקרוליטר, לנפח סופי של 20 מיקרוליטר. בשלב חישול אריח המשנה הראשון, anneal כל פתרון אריח משנה מבשר בתרמוצ'יקלר PCR, באמצעות שיטת קירור ליניארית מהירה מ 95 עד 25 מעלות צלזיוס, מעל שעתיים וחצי. כדי להכין את פתרון ההרכבה, עבור כל אחד מארבעת הסריגים האינסופיים, מערבבים 10 מיקרוליטרים של כל אחד משני פתרונות אריחי המשנה המתאימים יחד, לריכוז סופי של 0.25 מיקרומולר לכל גדיל.בשלב חישול הסריג השני, anneal תערובת 20 microliter בתרמוצ'ילר PCR, בשיטת קירור איטית. עבור חישול שני שלבים של שני סריגים מלבנים סופיים, מערבבים מיקרוליטר אחד של חיץ מגנזיום טריס אצטט 10 קיפול, 0.5 microliters של כל 10 פתרון מלאי DNA מיקרומולארי של קבוצה של גדילים ליניאריים ועגולים ביחסים טוחנים שווים, ומאגר טריס EDTA נוסף במבחנת PCR 200 מיקרוליטר, לנפח סופי של 10 microliters. בשלב ההתוות הראשון, Anneal כל פתרון אריח משנה מבשר בתרמוצ'ילר PCR, באמצעות שיטת קירור ליניארית מהירה, כפי שהוכח, מ 95 עד 25 מעלות צלזיוס, על פני שעתיים וחצי, ולערבב את פתרונות אריחי המשנה annealed, כל אחד עם 2 microliters, יחד במבחנת PCR 200 מיקרוליטר, לנפח סופי של 64 מיקרוליטר.לאחר מכן, בשלב חישול השני, anneal תערובת 64 microliter בתרמוציקלר, באמצעות שיטת קירור איטי, כפי שהוכח. לטיהור אלקטרופורזה של הסריגים הסופיים, הכינו ג'ל מקורי של 2%agarose והעמיסו 20 מיקרוליטרים של תמיסת הסריג הסופי לכל באר, יחד עם תוספת של 5 מיקרוליטרים של סולם דנ"א של 100 עד 3000 זוג בסיס, באר נפרדת. לאחר הפעלת הג'ל במשך שעתיים ב 5 וולט בסנטימטר באמבט מי קרח, לחתוך את רצועות ג'ל היעד בערך ברמה של 1000 סמן זוג הבסיס תחת אור UV, כפי שהוכח, לחתוך את רצועות ג'ל לחתיכות בסדר.מניחים את הג'לים המרוסק בעמודת סינון, ומצרכים את העמודה כדי לחלץ את הסריגים. לאחר מכן, לאסוף את הפתרון עבור הדמיה מיקרוסקופית כוח אטומי. לטיהור סריג סופי על ידי פוליאתלן גליקול, או PEG, לערבב 50 microliters של פתרון סריג סופי עם נפח שווה של 15%PEG 8000 מאגר, צנטריפוגה הפתרון, ולהשעות מחדש את גלולה ב 100 microliters של חיץ PEG, עבור צנטריפוגה נוספת.לאחר הצנטריפוגה השנייה, להשעות את גלולה טריס אצטט מאגר מגנזיום EDTA, עבור הדמיה מיקרוסקופ כוח אטומי. להדמיית מיקרוסקופ כוח אטומי דו-ממדי אינסופי, יש לנקות שכבה טרייה של נציץ ולהפקיד שני מיקרוליטרים של הדגימה הנפרדת על פני השטח הנקיים. אפשרו לסריגי הדנ"א שתי דקות לספוג למשטח הנציץ, לפני שטיפת פני השטח פעמיים, עם 100 מיקרוליטרים של מים מיוננים לכל שטיפה, וייבשו את פני השטח באוויר דחוס לאחר הכביסה השנייה.כדי להשיג תמונות מיקרוסקופ של הכוח האטומי של סריגי הדנ"א האינסופיים באוויר, פתח את מצב ההקשה בתוכנת ההדמיה והגדר את גודל הסריקה ל-0.5 עד 5 מיקרומטר, את רזולוציית הסריקה ל-512 קווים ואת קצב הסריקה בין 1 ל-3.5 הרץ. לאחר מכן, סרוק את משטח הנציה באמצעות בדיקות מיקרוסקופ כוח אטומי משולש. להדמיית סריגי דנ"א סופיים, יש לחשוף שכבה טרייה של נציץ, כפי שהוכח, ולהפקיד 80 מיקרוליטרים של מאגר מגנזיום EDTA קיפול אחד על משטח הנציה הנקי.לאחר מכן, להוסיף חמישה microliters של דגימות סופיות לתוך המאגר, ולאפשר את סריגים DNA שתי דקות לספוג על פני השטח נציץ, לפני הוספת עוד 50 microliters של טריס אצטט מאגר מגנזיום EDTA לבדיקה. לאחר מכן, הגדר את גודל הסריקה ל- 0.5 למיקרומטר אחד, את רזולוציית הסריקה ל- 256 קווים ואת קצב הסריקה ל- 1.5 הרץ, לפני סריקת פני השטח באמצעות הבדיקות המשולשות, כפי שהוכח. הדנ"א המעגלי נע מעט לאט יותר מאשר הדנ"א ליניארי מבשר בדף denaturing, כי הנקבובית בתוך ה-DNA המעגלי הוא חדר ומפגר על ידי סיבי ג'ל.למשפחות ההתכנסות המעגליות של 64 נוקלאוטייד יש רק רצועה אחת ברורה ונקייה לכל אסיפה, המאשרת את יציבות המוטיבים המונומריים שלהן. עם זאת, משפחות ההרכבה העגולות של אריחי נוקלאוטידים 84 מריחות סביב הלהקות העיקריות שלהן, מה שמצביע על נוכחותם של מוצרים משניים. ללא קשר לקטין על ידי מוצרים של מקורבים שגויים, סריגים מצוינים עם תשואות גבוהות ניתן להרכיב ממוטיבים מונומר היעד.לכל הרכבה יש תכונות מורפולוגיות משלה בסולם המיקרומטר, כגון ננו-חוטים, צינוריות, ננו-ספירלים, ננו-רובונים וננו-רקטגלים. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להימנע, במיוחד, זיהום פסולת במהלך או מחוץ למדרגות. לאחר התפתחותה, טכניקה זו סללה את הדרך למחקרים בתחום הננוטכנולוגיה של הדנ"א כדי לחקור בני משפחה חדשים של כמה ננוטכנולוגיה DNA מעגלית יותר.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

ניקל ננו gyroid מSupramolecules קופולימר Diblock

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

Microfluidic תגובת Capture-חיי בן אשר על השבב כדי לשתק הפיך מולקולות קטנות או מבני Multi-רכיב עבור יישומי Biosensor

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

מתקפל ואפיון של רובוט ביו-תגובה מה- DNA אוריגמי

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

עצמי הרכבה של צורות דו-ממדיות מורכבות מחד-גדילי דנ&quot;א אריחים

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

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים

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

מאוד יציבים, חלקיקים שעירים פונקציונליים Biopolymers סיבי עץ: לקראת ננוטכנולוגיה קיימא

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

חלקיקים מגנטיים-DNA מחייב ניתוח לפי פיזור אור דינאמי, Electrophoretic

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

ריפוי גנטי בהשראת Polycation ציפוי הגנה על ה-DNA אוריגמי Nanostructures

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