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

Мы признательны за финансовую поддержку от NSFC (гранты № 91753134 и 21571100) и состояние ключа лаборатории биоэлектроника из Юго-Восточной университета.

1. Подготовка круговой ННО
<ol><li>Используйте все линейные ННО, предоставляемые коммерческими компаниями напрямую без дальнейшей очистки.</li>
	<li>Центрифугуйте образцы ДНК на 5000 g × 5 минут собрать все ДНК окатышей в нижней части трубы. Добавьте соответствующий объем буфера (10 мм трис, 1 мм Э?...

<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>

Протоколы, представленные в этой статье сосредоточиться на синтез небольшие круговые молекулы ДНК и Ассамблея ДНК наноструктур. Большинство конструкций, случайно последовательности ДНК может использоваться в этом протоколе. Чистоты циркуляр ННО имеет решающее значение для успеха ДН...

Молекулы ДНК были использованы для построения различных наноструктур на протяжении десятилетий. Типичные мотивы включают Дэ (двойной кроссовер, antiparallel, даже половины повороты) и DAO плитки1,2,3, звезда плитки4,5,6,,7сингл мель (СС) плитки8,9,10и ДНК оригами11,12,13. Эти мотивы ДНК и решетки собираются из линейной ss ННО. Недавно другие и мы сообщили использовании круговой ss олигонуклеотиды как строительные леса, чтобы построить мотивы, нанотрубок 1D и 2D решетки14,,1516,17. Вставляя Холлидей Джанкшен (HJ)18,19,,2021 в центре c64nt, пара двух спаренных DAO плитки может быть сформированный17. Этот новый мотив cDAO и его производные являются стабильными и достаточно жесткой, чтобы собрать 2D ДНК решетки до 3 × 5 мкм2. В этой статье мы используем термин «круговой плитка», который определяется как стабильная сложные молекулы ДНК, построены с одной круговой леску и других линейных скобы ss олигонуклеотиды, и еще один срок «линейной плитка», который построен из полного набора линейных SS олигонуклеотиды.
Этот протокол показывает, как построить пять видов ДНК наноструктур с небольшие круговые молекулы ДНК, как строительные леса: 1) бесконечные 1 D c64nt и c84nt нанопроволоки, 2) бесконечные 2D cDAO-c64nt-O и cDAO-c64nt-E (-O представляет собой нечетное число 5 половину повороты и -E представляет собой четное число 4 половину-поворотов) решетки, 3) бесконечные 2D cDAO-c84nt-O и cDAO-c84nt-E решетки, 4) конечных 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O и 5 × 6 cDAO c74 & 84nt-O прямоугольников, 5) бесконечные 1 D acDAO-c64nt-E nanorings и nanospirals (пожалуйста, обратитесь к Рисунок 3-5 схематические рисунки и изображения выше пяти видов наноструктур ДНК). 1D c64nt и c84nt нанопроволоки собираются из каждого c64nt и c84nt леса, связанные с двух линейных скобы соответственно. Каждый круговой плитка cDAO-c64nt, acDAO-c64nt, cDAO-c74nt или cDAO-c84nt является отожженная из его соответствующих эшафот, c64nt, c74nt или c84nt с четырьмя линейной скобы соответственно. Бесконечные 2D решетки смонтированы из того же типа две круговые плитки с различными последовательностями. Два конечных 2D прямоугольник решетки смонтированы из двух наборов плиток 32 круговой суб соответственно. Чтобы сэкономить деньги, только одну последовательность c64nt, c74nt и c84nt используется в качестве соответствующих леску в то время как различные свесы используются для отжига 32 cDAO-c64nt, 12 cDAO-c74nt и круговой суб плитки 20 cDAO-c84nt соответственно в первом шаге отжига суб плитки, затем Смешайте соответствующее 32 круговой суб плитки и применить второй решетки, отжиг шаг собрать конечных 5 × 6 cDAO-c64nt-O и 5 × 6 cDAO c74 & 84nt-O решетки, соответственно. Безусловно по-разному виртуализированных круговой леса может быть принят собрать различных наноструктур конечного размера, однако это будет стоить больше денег и труды. Бесконечные 1D acDAO-c64nt-E nanorings и nanospirals отожженная из плитки одного последовательного асимметричной acDAO-c64nt с линейной связи четное количество 4 половину повороты. Существует два подхода к собирать бесконечное 2D решетки из круговой плитки cDAO-c64nt и cDAO-c84nt, которые отличаются межизразцовые расстояния четное число нечетное количество 5 половину поворачивает и 4 соответственно. Первый требует все плитки, чтобы согласовать одинаково; Последнее требует чередование лица двух соседних плиток вдоль оси спирально. Если плитка является жесткий и плоский, например cDAO-c64nt, оба подхода будет генерировать Вселенский наноленты; Если плитка изогнута в одном направлении, например cDAO-c84nt, межизразцовые подключение четное количество 4 половина витков будет генерировать нанотрубок, тогда как межизразцовые подключение нечетное количество 5 половина витков будет производить Вселенский наноленты за счет ликвидации кривизной предвзятым роста путем альтернативных выравнивание кривой плитки. Успешной сборки 1D и 2D наноструктур ДНК от круговой плитки указывает несколько преимуществ этого нового подхода: таких как насильственные стабильности и жесткости круговой плитки через линейные плитки, хиральные плитки для Ассамблеи асимметричный наноструктур nanorings и наноленты, новые взгляды на понимание ДНК механики и молекулярной структуры и т.д.

<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

Эта статья представляет подробный протокол для синтеза небольшие круговые молекулы ДНК, отжиг круговые мотивы ДНК, и строительство 1D и 2D ДНК наноструктур. На протяжении десятилетий быстрое развитие Нанотехнологии ДНК приписывается использования линейной ДНК как исходных материалов. Например плитка DAO (double кроссовер, antiparallel, нечетные половину повороты) хорошо известен как стандартный блок для построения 2D ДНК решетки; Основная структура DAO производится из двух линейных одноцепочечной (СС) олигонуклеотиды, как две веревки, делая узел бабушка правой рукой. Здесь, новый тип плитки ДНК называется cDAO (спаренной DAO) строятся с использованием небольшой циркуляр ss ДНК c64nt или c84nt (круговой 64 или 84 нуклеотидов) как стренги эшафот и несколькими линейных ss ННО как основной нити. Идеальный 1D и 2D наноструктур собираются из cDAO плитки: бесконечные нанопроволоки, nanospirals, нанотрубки, наноленты; и конечное нано прямоугольников. Описываются подробные протоколы: 1) подготовка лигаза T4 и очистки, денатурации страницы (электрофорез геля полиакриламида) небольшие круговые олигонуклеотиды, 2) отжиг стабильные круговые плитки, следуют родной анализ страницы, 3) монтаж бесконечные 1D нанопроволоки, nanorings, nanospirals, бесконечные 2D решетки нанотрубок и наноленты и конечных 2D нано прямоугольники, следуют AFM (атомной силовой микроскопии) изображений. Метод простой, надежной и доступной для большинства лабораторий.

Круговой ДНК движется немного медленнее, чем его прекурсоров линейной ДНК в денатурации страницу (Рисунок 2), потому что проникли поры внутри круговой ДНК и отсталых гель волокна23,24,25. Эффективность реа...

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

Эта статья представляет подробный протокол для T4 перевязки и денатурируя очистки страницы небольшие круговые молекулы ДНК, отжига и родной анализ страницы круговой плитки, монтаж и АСМ изображения 1D и 2D наноструктур ДНК, а также агарозы гель электрофорез и центрифугирования очистка конечных ДНК наноструктур.

Стабильная ДНК мотивы, 1D и 2D наноструктур, построенных из небольшой циркуляр ДНК молекул

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

Этот метод расширяет нанотехнологии ДНК из исходных материалов линейного олигонуклеотида, DAS, в еще несколько круговых DAS. Основные преимущества этих технических являются то, что это простой, надежный и доступный для большинства лабораторий. Для круговой очистки ДНК добавьте 20 микролитров формамида в раствор свежеприготовленной, нетронутой круговой ДНК, к окончательному объему 140 микролитров со смешиванием.Загрузите от 16 до 20 микролитров кругового раствора ДНК в каждую из семи-девяти денатурированных гелеобразующих скважин PAGE. Смешайте два микролитров погрузочного красителя с восемью микролитров соответствующего предшественника линейной ДНК, и введите смесь в отдельный эталонный колодец. Затем запустите гель в течение двух часов на 10 вольт в сантиметре, останавливая бег, когда ксилен цианол FF можно наблюдать около двух третей вниз гель.Надев резиновые перчатки и очки, перенесите гель на флуоресцентную тонкослойную хроматографическую пластину и используйте лезвие бритвы, чтобы отрезать полосы геля-мишени, затененные УФ-облучением. Поместите гель полосы в две миллилитровые микроцентрифуг трубки для сушки, затем пюре сушеные гели в пасту, и добавить де-ионизированной воды в два раза объем геля, для ночного встряхивания при комнатной температуре. На следующее утро, фильтровать смесь в две миллилитровые микроцентрифуг трубки, полоскания сторон первой трубки с небольшим объемом деионизированной воды для восстановления любых остаточных ДНК, и фильтрации снова объединить supernates.Затем очистите круговую ДНК с помощью этанола осадков, и хранить ДНК при минус 20 градусов по Цельсию. Для одного горшка annealing, смешать два микролитера 10-кратного Tris ацетат EDTA магния буфера, один микролитр каждого 10 микромолярной ДНК фондовый раствор набора линейных и круговых нитей в равных соотношениях молар, и дополнительные Tris EDTA буфера в 200 микролитров ПЦР пробирки, до конечного объема 20 микролитров. Затем аннел сборочный раствор в тепловой бутылке от 95 до 25 градусов по Цельсию, в течение 48 часов.Для двухступчатой аннеализации бесконечных решеток смешайте два микролитров 10-кратного буфера магния Tris acetate EDTA, один микролитр из каждых 10 микромолярной ДНК-фондового раствора набора линейных и круговых нитей в равных соотношениях молар, и дополнительный буфер Tris EDTA в 200 микролитровой пробирке PCR, до конечного объема в 20 микролитров. В первом этапе суб-плитки, anneal каждого предшественника суб-плитки решение в PCR термоциклер, используя быстрый метод линейного охлаждения от 95 до 25 градусов по Цельсию, в течение двух с половиной часов. Для подготовки решения сборки, для каждой из четырех бесконечных решетки, смешать 10 микролитров каждого из двух соответствующих суб-плитки решений вместе, до окончательной концентрации 0,25 микромолара для каждой нити.Во втором шаге аннеалирования решетки, anneal 20 микролитровой смеси в pcR термоциклер, используя медленный метод охлаждения. Для двухступного аннальизации двух конечных прямоугольных решеток смешайте один микролитр из 10-кратного буфера магния Tris acetate EDTA, 0,5 микролитров каждого 10 микромолярского раствора ДНК в наборе линейных и круговых нитей в равных молярных соотношениях и дополнительный буфер Tris EDTA в 200 микролитровой пробирке PCR, до конечного объема в 10 микролитров. В первом шаге annealing, anneal каждый предшественник суб-плитки решение в PCR термоциклер, используя метод быстрого линейного охлаждения, как попродемонстрировано, от 95 до 25 градусов по Цельсию, в течение двух с половиной часов, и смешать annealed 32 суб-плитки решения, каждый с 2 микролитров, вместе в 200 микролитров ПЦР тест трубки, до конечного объема 64 микролитров.Затем, во втором шаге annealing, anneal 64 микролитр смеси в термоциклер, используя метод медленного охлаждения, как попродемонстрировано. Для электрофорезной очистки конечных решеток приготовьте родной 2%agarose гель и загрузите 20 микролитров конечного раствора решетки в каждую колодец, а также добавление 5 микролитров 100-3000 базовых пар ДНК лестницы, в отдельный колодец. После запуска геля в течение двух часов на 5 вольт в сантиметре в ледяной водяной бане, сократить целевые полосы геля примерно на уровне 1000 базовый маркер пары под ультрафиолетовым светом, как попродемонстрировано, и нарезать гель полосы на мелкие кусочки.Поместите измельченные гели в колонку фильтра и центрифуга колонки для извлечения решетки. Затем соберите раствор для визуализации атомной силовой микроскопии. Для конечной очистки решетки полиэтиленгликоль, или PEG, смешайте 50 микролитров конечного раствора решетки с равным объемом 15%PEG 8000 буфер, центрифуга раствор, и повторно приостановить гранулы в 100 микролитров буфера PEG, для дополнительной центрифугации.После второй центрифугации, повторно приостановить гранулы в Tris ацетат EDTA магния буфера, для атомной микроскопии силы изображения. Для бесконечной 2D решетки атомной силы микроскопа изображения, расщеплять свежий слой слюды, и депозит двух микролитров annealed образца на чистую поверхность. Разрешить решетки ДНК две минуты, чтобы поглотить поверхность слюды, перед мытьем поверхности два раза, с 100 микролитров деионизированной воды на стирку, сушки поверхности с сжатым воздухом после второй стирки.Чтобы получить изображения атомного микроскопа силы бесконечных решеток ДНК в воздухе, откройте режим касания в программном обеспечении изображения и установите размер сканирования до 0,5-5 микрометров, разрешение сканирования до 512 линий и скорость сканирования от одного до 3,5 Герца. Затем сканируйте поверхность слюды с помощью треугольных зондов атомного микроскопа. Для изображения конечных решеток ДНК, отлепите свежий слой слюды, как попродемонстрировано, и отложите 80 микролитров одного раза ацетат EDTA магния буфера на чистую поверхность слюды.Затем добавьте пять микролитров конечных образцов в буфер и позвольте решеткам ДНК за две минуты впитаться в поверхность слюды, прежде чем добавить в зонд еще 50 микролитров буфера магния Tris acetate EDTA. Затем установите размер сканирования до 0,5-1 микрометра, разрешение сканирования до 256 линий и скорость сканирования до 1,5 Герца, прежде чем сканировать поверхность с помощью треугольных зондов, как это было продемонстрировано. Круговая ДНК движется немного медленнее, чем ее предшественник линейной ДНК в денатурации PAGE, потому что поры внутри круговой ДНК проникли и отсталых гель волокон.Круговые 64 нуклеотидных сборочных семейств имеют только одну четкую и чистую полосу для каждой сборки, подтверждающую стабильность их мономерных мотивов. Однако круговые 84 нуклеотидных сборочных семейств плиток имеют мазки вокруг основных полос, что указывает на наличие незначительных подсыблечных продуктов. Независимо от минорных продуктов неправильных партнеров, отличные решетки с высокой урожайностью могут быть собраны из целевых мономерных мотивов.Каждая сборка имеет свои морфологические особенности в микрометровой шкале, такие как нанопроводы, нанотрубки, наноспиралы, нанориббоны и наноректанглы. При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы избежать, в частности, загрязнения мусора во время или вне ступенек. После его развития, этот метод проложил путь для исследований в области нанотехнологий ДНК, чтобы исследовать новых членов семьи некоторых более круговой нанотехнологии ДНК.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Gyroid Никель Наноструктуры из диблоксополимера супрамолекул

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

Микрофлюидных На чипе Захват-циклоприсоединения Реакция на Обратимо Остановите малых молекул или многокомпонентные структуры для биосенсора приложений

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

Складной и характеристика Био-отзывчивого робота от ДНК оригами

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

Самоорганизация сложных двумерных фигур из одноцепочечной ДНК Плитка

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

Подготовка слюды и кремниевых подложках для ДНК оригами анализа и экспериментированию

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

Высокостабильные, функциональная Волосатые Наночастицы и биополимеров из древесных волокон: На ​​пути к устойчивому Nanotechnology

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

ДНК-магнитопорошковый обязательного анализа динамических и электрофоретической рассеяние света

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

Генная терапия вдохновил поликатион покрытие для защиты ДНК оригами наноструктур

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