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

Agradecemos apoio financeiro da NSFC (bolsas de n. º 91753134 e 21571100) e a Universidade Estatal de chave laboratório de bioelectrónica do sudeste.

1. preparação de DNAs circulares
<ol><li>Use todos os DNAs lineares fornecidos por empresas comerciais diretamente sem mais purificação.</li>
	<li>Centrifugar as amostras de DNA em 5.000 × g por 5 min coletar todos os chumbos de DNA na parte inferior dos tubos. Adicione um volume adequado de tampão TE (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8.0) para dissolver o DNA.</li>
	<li>Medir a concentração de "a" ng / µ l de cada solução de ss-DNA usando um micro espectrômetro UV a 260 nm. Converter "uma" ng / µ l a "b" µM ap?...

<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>

Os protocolos apresentados neste artigo enfocam a síntese de pequenas moléculas de DNA circulares e a montagem de nanoestruturas de DNA. A maioria dos projetos de DNA sequenciado aleatoriamente pode ser usada no presente protocolo. A pureza de DNAs circulares é crítica para o sucesso dos assemblies de DNA. O rendimento de produção de ciclização pode ser melhorado, diminuindo a concentração de DNA linear 5'-fosforilada; no entanto, isto irá aumentar a carga de trabalho para produzir as mesmas quantidades de DNA...

Moléculas de DNA têm sido utilizadas para construir muitos tipos de nanoestruturas durante décadas. Os motivos típicos incluem DAE (cruzamento duplo, antiparalelas, nem meia-voltas) e DAO telhas1,2,3, telhas Estrela4,5,6,7, único encalhado (ss) telhas8,9,10e o ADN origami11,12,13. Estes motivos de DNA e grades são montados de ss-DNAs lineares. Recentemente, nós e os outros relataram o uso de ss-oligonucleotides circulares como andaimes para construir motivos, nanotubos de 1D e 2D grades14,15,16,17. Inserindo um Holliday junção (HJ)18,19,20,21 no centro de c64nt, um par de duas peças DAO acoplados pode ser formado17. Este motivo cDAO novo e seus derivados são estáveis e suficientemente rígidas para montar 2D DNA chafarizes até 3 × 5 µm2. Neste trabalho, usamos um termo de "telha circular", que é definido como uma molécula estável de ADN complexa construída com um andaime circular e outros grampos lineares de ss-oligonucleotides, e outro termo de "telha linear", que é construído a partir de um conjunto completo de linear SS-oligonucleotides.
Este protocolo demonstra como construir cinco tipos de nanoestruturas de DNA com pequenas moléculas de DNA circulares como andaimes: 1) infinitos nanofios de c64nt e c84nt 1D, 2D 2) infinito cDAO-c64nt-O e cDAO-c64nt-E (-O representa um número ímpar de 5 meias-voltas e -E representa um número par de 4 meias-voltas) grades, 3) infinitas 2D cDAO-c84nt-O e cDAO-c84nt-E grades, 4) finitos 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O e 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O retângulos, 5) infinita 1 D acDAO-c64nt-E nanorings e nanospirals (consulte Figura 3-5 para os desenhos esquemáticos e as imagens dos cinco tipos acima de nanoestruturas de DNA). As 1D c64nt e c84nt os nanofios são montados de cada andaime c64nt e c84nt associado com dois grampos lineares, respectivamente. Cada telha circular de cDAO-c64nt, acDAO-c64nt, cDAO-c74nt ou c84nt-cDAO é recozida de seu andaime correspondente de c64nt, c74nt ou c84nt com quatro grampos lineares, respectivamente. Os infinitos grades 2D são montados do mesmo tipo de duas peças circulares com diferentes sequências. Os dois se entrecruzam finitos 2D retângulo é montados de dois conjuntos de 32 peças sub circulares respectivamente. Para economizar dinheiro, c84nt, c74nt e c64nt apenas um-sequenciado é usado como o andaime respectivo enquanto saliências diferentes são usadas para recoze a 32 cDAO-c64nt, 12 cDAO-c74nt e 20 cDAO-c84nt circular sub telhas respectivamente na primeira etapa recozimento sub telha, então Misture as correspondentes 32 telhas de sub circulares e aplicar o retículo segundo recozimento passo para montar o finito 5 × 6 cDAO-c64nt-O e 5 × 6 cDAO-c74 & 84nt-O que se entrecruzam, respectivamente. Definitivamente, diferente-sequenciado andaimes circulares podem ser adoptadas para montar uma variedade de nanoestruturas de tamanho finito, porém vai custar mais dinheiro e trabalhos. O infinito 1D acDAO-c64nt-E nanorings e nanospirals são recozidos das telhas um-sequenciado assimétrica acDAO-c64nt com conexões lineares de um número par de 4 meias-voltas. Há duas abordagens para montar grades 2D infinitas das telhas circulares de cDAO-c64nt e cDAO-c84nt, que são distinguidas pelas distâncias intertile de um mesmo número de 4 e um número ímpar de 5 meias-voltas, respectivamente. O primeiro exige todas as telhas a serem alinhados de forma idêntica; Este último requer alternância dos rostos de duas peças vizinhas ao longo dos eixos helicoidais. Se a telha é rígida e planar, como cDAO-c64nt, ambas as abordagens irão gerar nanoribbons planar; se a telha é curvada em direção uma direção, como cDAO-c84nt, o intertile conexão de um número par de 4 voltas metade irão gerar nanotubos, Considerando que a conexão intertile de um número ímpar de 5 voltas metade produzirá nanoribbons planar devido à eliminação de crescimento de curvatura-tendencioso por alinhamento alternativo de telhas curvas. A bem sucedida montagem de 1D e 2D nanoestruturas de DNA das telhas circulares indica várias vantagens desta nova abordagem: aplicada a estabilidade e rigidez de telhas circulares sobre lineares telhas, telhas quirais para a montagem de nanoestruturas assimétricas tais como nanorings e nanoribbons, novas visões na compreensão da mecânica do DNA e estruturas moleculares, etc.

<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

Este artigo apresenta um protocolo detalhado para a síntese de pequenas moléculas de DNA circulares, recozimento de motivos de DNA circular e construção de nanoestruturas de DNA 1D e 2D. Ao longo de décadas, o rápido desenvolvimento da nanotecnologia de ADN é atribuído à utilização de DNAs lineares como as matérias-primas. Por exemplo, a telha DAO (dupla crossover, antiparalelas, estranhos meia-voltas) é conhecida como um bloco de construção para construção de grades de DNA 2D; a estrutura do núcleo do DAO é feita de dois oligonucleotides linear single-stranded (ss), como duas cordas fazendo um nó de vovó de mão direita. Neste documento, um novo tipo de telhas de DNA chamado cDAO (DAO acoplado) são construídos usando um pequeno ss-DNA circular de c64nt ou c84nt (circulares 64 ou 84 nucleotídeos) como a vertente de andaime e vários ss-DNAs lineares como as fibras descontínuas. Perfeito nanoestruturas 1D e 2D são montadas de telhas cDAO: nanofios infinitos, nanotubos, nanospirals, nanoribbons; e nano-retângulos finitos. Protocolos detalhados são descritos: 1) preparação por T4 ligase e purificação por desnaturação página (eletroforese em gel de poliacrilamida) dos oligonucleotides circulares pequenas, 2) recozimento de telhas circulares estáveis, seguido de análise de página nativa, 3) montagem de nanofios de 1D infinita, nanorings, nanospirals, grades 2D infinitas de nanotubos e nanoribbons e finitos 2D nano-retângulos, seguido por imagens de AFM (microscopia de força atômica). O método é simples, robusto e acessível para a maioria dos laboratórios.

O DNA circular move-se ligeiramente mais lento do que seu DNA linear precursor na desnaturação página (Figura 2), porque os poros dentro o DNA circular é penetrado e retardado por gel de fibras23,24,25. A eficiência de reação correta da ligadura para ciclização oligo-monômero depende da sequência de substrato e concentração, temperatura de reação, temp...

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

Este artigo apresenta um protocolo detalhado para ligadura de T4 e purificação de página desnaturação de pequenas moléculas de DNA circulares, recozimento e análise de página nativa de telhas circulares, montagem e imagens de AFM de nanoestruturas de DNA 1D e 2D, bem como agarose gel eletroforese e centrifugação purificação de nanoestruturas de DNA finitas.

Motivos de DNA estável, 1D e 2D nanoestruturas construídas a partir de moléculas de DNA Circular pequeno

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

Este método estende a nanotecnologia de DNA dos materiais de origem do oligonucleotídeo linear, DAS, em algumas DAS mais circulares. As principais vantagens desses técnicos são que ele é simples, robusto e acessível para a maioria dos laboratórios. Para purificação circular de DNA, adicione 20 microlitrais de formamida a uma solução de DNA circular recém-preparado e intacto, a um volume final de 140 microliters com mistura.Carregar de 16 a 20 microliters de solução de DNA circular para cada um dos sete a nove poços de gel PAGE desnaturação. Misture dois microliters de corante de carga com oito microliters do DNA linear precursor correspondente, e injete a mistura em um poço de referência separado. Em seguida, execute o gel por cerca de duas horas a 10 volts por centímetro, parando a corrida quando o FF xileno cyanol pode ser observado cerca de dois terços abaixo do gel.Usando luvas de borracha e óculos, transfira o gel para uma placa de cromatografia fluorescente de camada fina, e use uma lâmina de barbear para cortar as faixas de gel alvo, como sombreado pela irradiação UV. Coloque as bandas de gel em um tubo de microcentrífuga de dois mililitros para secagem, em seguida, amasse os géis secos em uma pasta, e adicione água desionizada com o dobro do volume de gel, para tremer durante a noite à temperatura ambiente. Na manhã seguinte, filtre a mistura em um tubo de microcentrífuga de dois mililitros, enxaguando as laterais do primeiro tubo com um pequeno volume de água desionizada para recuperar qualquer DNA residual, e filtrando novamente para combinar os supernatos.Então purifique o DNA circular através da precipitação de etanol, e armazene o DNA a menos 20 graus Celsius. Para um recozimento de pote, misture dois microliters de 10 vezes o tampão de magnésio EDTA tris de 10 vezes, um microliter de cada 10 soluções de estoque de DNA micromolar de um conjunto de fios lineares e circulares em proporções molares iguais, e tampão Tris EDTA adicional em um tubo de teste PCR de 200 microliteres, para um volume final de 20 microliters. Em seguida, ressupere a solução de montagem em uma garrafa térmica de 95 a 25 graus Celsius, ao longo de 48 horas.Para a recozimento em duas etapas de retaliças infinitas, misture dois microlitadores de tampão de magnésio EDTA 10 vezes, um microliter de cada 10 soluções de estoque de DNA micromolar de um conjunto de fios lineares e circulares em proporções molares iguais, e tampão Tris EDTA adicional em um tubo de teste PCR de 200 microlitres, para um volume final de 20 microliters. No primeiro passo de ressarcimento de subálteis, anneal cada solução precursora subátil em um termociclador PCR, usando um método de resfriamento linear rápido de 95 a 25 graus Celsius, ao longo de duas horas e meia. Para preparar a solução de montagem, para cada uma das quatro treliças infinitas, misture 10 microliters de cada uma das duas soluções subárparais correspondentes, a uma concentração final de 0,25 micromolar para cada fio.No segundo passo de retração, ressare a mistura de 20 microliter em um termociclador PCR, utilizando um método de resfriamento lento. Para dois passos de annealing de duas treliças retângulo finita, misturar um microliter de 10 vezes tris acetato EDTA tampão de magnésio, 0,5 microliters de cada 10 micromolar solução de estoque de DNA de um conjunto de fios lineares e circulares em proporções molares iguais, e tampão Tris EDTA adicional em um tubo de teste PCR de 200 microlitres, para um volume final de 10 microliters. Na primeira etapa de ressarcimento, ressurrea cada solução precursora de subátilo no termociclador PCR, utilizando o método de resfriamento linear rápido, como demonstrado, de 95 a 25 graus Celsius, ao longo de duas horas e meia, e misture as 32 soluções subplilhas, cada uma com 2 microliters, juntamente em um tubo de teste PCR de 200 microlitres, a um volume final de 64 microliters.Em seguida, na segunda etapa de ressarcimento, anneal a mistura de 64 microliter no termociclador, usando o método de resfriamento lento, como demonstrado. Para purificação da eletroforese das treliças finitas, prepare um gel nativo de 2%agarose e carregue 20 microlitres da solução de rede finita em cada poço, juntamente com a adição de 5 microliters de uma escada de DNA de 100 a 3000 pares de base, em um poço separado. Depois de executar o gel por duas horas a 5 volts por centímetro em um banho de água gelada, corte as bandas de gel alvo em cerca de o nível do marcador de par base 1000 sob luz UV, como demonstrado, e corte as bandas de gel em pedaços finos.Coloque os géis triturados em uma coluna de filtro e centrifufique a coluna para extrair as treliças. Então, colete a solução para imagens de microscopia de força atômica. Para purificação finita de rede por poliethalene glycol, ou PEG, misture 50 microliters da solução de rede finita com um volume igual de 15%PEG 8000 tampão, centrifugar a solução e suspender a pelota em 100 microliters de tampão PEG, para uma centrifugação adicional.Após a segunda centrifugação, suspenda a pelota no tampão de magnésio EDTA de acetato tris, para imagens de microscopia de força atômica. Para imagens infinitas de microscópio de força atômica de rede 2D, corte uma camada fresca de mica, e deposite dois microlitros da amostra enroscava na superfície limpa. Deixe os treliças de DNA dois minutos para absorver à superfície mica, antes de lavar a superfície duas vezes, com 100 microliters de água desionizada por lavagem, secando a superfície com ar comprimido após a segunda lavagem.Para obter imagens de microscópio de força atômica das infinitas treliças de DNA no ar, abra o modo de toque no software de imagem e ajuste o tamanho da varredura para 0,5 a cinco micrômetros, a resolução do scan para 512 linhas e a taxa de varredura entre um a 3,5 Hertz. Em seguida, escaneie a superfície mica com sondas de microscópio de força atômica triangular. Para imagens finitas de dna, corte uma camada fresca de mica, como demonstrado, e deposite 80 microliters de uma dobra Tris acetato EDTA tampão de magnésio na superfície mica limpa.Em seguida, adicione cinco microliters de amostras finitas no buffer, e permita que as treliças de DNA dois minutos absorvam à superfície mica, antes de adicionar outros 50 microliters de tampão de magnésio EDTA tris acetato à sonda. Em seguida, ajuste o tamanho da varredura para 0,5 a um micrômetro, a resolução da varredura para 256 linhas e a taxa de varredura para 1,5 Hertz, antes de digitalizar a superfície com as sondas triangulares, como demonstrado. O DNA circular se move um pouco mais lento do que seu DNA linear precursor na PÁGINA de desnaturação, porque o poro dentro do DNA circular é penetrado e retardado pelas fibras de gel.As montagem circulares de 64 nucleotídeos têm apenas uma banda limpa e limpa para cada montagem, confirmando a estabilidade de seus motivos monômeros. As 84 famílias de conjuntos nucleotídeos circulares de telhas, no entanto, possuem manchas ao redor de suas principais bandas, indicando a presença de subprodutos menores. Independentemente do menor por produtos de associados incorretos, excelentes retíticos com altos rendimentos podem ser montados a partir dos motivos do monômero alvo.Cada conjunto tem suas próprias características morfológicas na escala de micrômetros, como nanofios, nanotubos, nanospirais, nano-ibbons e nanorectangles. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar-se de evitar, particularmente, a contaminação de detritos durante ou fora das etapas. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisas no campo da nanotecnologia de DNA explorar novos membros da família de alguma nanotecnologia de DNA mais circular.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Gyroid Nickel Nanoestruturas de dibloco copolímero supramoléculas

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

Química

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 On-chip Reação Capture-cicloadição para imobilizar reversível pequenas moléculas ou estruturas multi-componentes para aplicações de biossensores

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

Dobragem e Caracterização de um Robô Bioresponsivo a partir de 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

A auto-montagem de formas bidimensionais complexos de ADN de cadeia simples Azulejos

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

Preparação de Mica e silício substratos para análise do DNA Origami e Experimentação

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

Altamente estável, funcional Hairy Nanopartículas e Biopolímeros de fibras de madeira: Rumo a nanotecnologia Sustentável

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-magnético partícula análise por dispersão de luz dinâmica e eletroforético de vinculação

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

Gene-terapia inspirou Polycation revestimento para proteção de nanoestruturas de Origami de DNA

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