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

Vi är tacksamma för finansiellt stöd från NSFC (bidrag nr 91753134 och 21571100), och den nyckel laboratorium av bioelektronik av Southeast delstatsuniversitet.

1. beredning av cirkulär DNAs
<ol><li>Använd alla linjära DNAs som tillhandahålls av kommersiella bolag direkt utan ytterligare rening.</li>
	<li>Centrifugera DNA proverna vid 5.000 × g i 5 min att samla alla DNA pellets längst ned i rören. Tillsätt en lämplig mängd TE buffert (10 mM Tris, 1 mM EDTA, pH 8,0) att upplösa DNA.</li>
	<li>Mätning av koncentrationen av ”a” ng/µL för varje ss-DNA-lösning med en mikro UV-spektrometer på 260 nm. Konvertera ”a” ng/µL till ”b” µM efter b = en × 10-...

<ol>
	<li>Tsu-Ju, F., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+double-crossover+molecules.">DNA double-crossover molecules.</a> Biochemistry. 32 (13), 3211-3220 (1993).</li><li>Winfree, E., Liu, F., Wenzler, L. A., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+self-assembly+of+two-dimensional+DNA+crystals.">Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals.</a> Nature. 394 (6693), 539-544 (1998).</li><li>Liu, F., Sha, R., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modifying+the+surface+features+of+two-dimensional+DNA+crystals.">Modifying the surface features of two-dimensional DNA crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 121 (5), 917-922 (1999).</li><li>Yan, H., Park, S. H., Finkelstein, G., Reif, J. H., LaBean, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA-templated+self-assembly+of+protein+arrays+and+highly+conductive+nanowires.">DNA-templated self-assembly of protein arrays and highly conductive nanowires.</a> Science. 301 (5641), 1882-1884 (2003).</li><li>Liu, D., Wang, M., Deng, Z., Walulu, R., Mao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensegrity:+Construction+of+rigid+DNA+triangles+with+flexible+four-arm+DNA+junctions.">Tensegrity: Construction of rigid DNA triangles with flexible four-arm DNA junctions.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (8), 2324-2325 (2004).</li><li>Tian, C., Li, X., Liu, Z., Jiang, W., Wang, G., Mao, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+self-assembly+of+DNA+tiles+into+complex+nanocages.">Directed self-assembly of DNA tiles into complex nanocages.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 53 (31), 8041-8044 (2014).</li><li>Wang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrosynthetic+analysis-guided+breaking+tile+symmetry+for+the+assembly+of+complex+DNA+nanostructures.">Retrosynthetic analysis-guided breaking tile symmetry for the assembly of complex DNA nanostructures.</a> Journal of the American Chemical Society. 138 (41), 13579-13585 (2016).</li><li>Ke, Y., Ong, L. L., Shih, W. M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+structures+self-assembled+from+DNA+bricks.">Three-dimensional structures self-assembled from DNA bricks.</a> Science. 338 (6111), 1177-1183 (2012).</li><li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+shapes+self-assembled+from+single-stranded+DNA+tiles.">Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</li><li>Ke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+brick+crystals+with+prescribed+depths.">DNA brick crystals with prescribed depths.</a> Nature Chemistry. 6 (11), 994-1002 (2014).</li><li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns.">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).</li><li>Douglas, S. M., Dietz, H., Liedl, T., H&#246;gberg, B., Graf, F., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+DNA+into+nanoscale+three-dimensional+shapes.">Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes.</a> Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).</li><li>Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+into+twisted+and+curved+nanoscale+shapes.">Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes.</a> Science. 325 (5941), 725-730 (2009).</li><li>Ackermann, D., Schmidt, T. L., Hannam, J. S., Purohit, C. S., Heckel, A., Famulok, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+double-stranded+DNA+rotaxane.">A double-stranded DNA rotaxane.</a> Nature Nanotechnology. 5 (6), 436-442 (2010).</li><li>Zheng, H., Xiao, M., Yan, Q., Ma, Y., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+circular+DNA+molecules+act+as+rigid+motifs+to+build+DNA+nanotubes.">Small circular DNA molecules act as rigid motifs to build DNA nanotubes.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (29), 10194-10197 (2014).</li><li>Wang, M., Huang, H., Zhang, Z., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+DNA+lattices+constructed+from+two-tile+DAE-O+systems+possessing+circular+central+strands.">2D DNA lattices constructed from two-tile DAE-O systems possessing circular central strands.</a> Nanoscale. 8 (45), 18870-18875 (2016).</li><li>Guo, X., Wang, X. M., Wei, S., Xiao, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+holliday+junction+in+small+circular+DNA+molecules+for+stable+motifs+and+two-dimensional+lattices.">Construction of a holliday junction in small circular DNA molecules for stable motifs and two-dimensional lattices.</a> ChemBioChem. 19 (13), 1379-1385 (2018).</li><li>Holliday, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanism+for+gene+conversion+in+fungi.">A mechanism for gene conversion in fungi.</a> Genet. Res. 5 (2), 282-304 (1964).</li><li>Duckett, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+the+Holliday+junction.">The structure of the Holliday junction.</a> Structure and Methods, Human Genome Initiative and DNA Recombination. 1 (1), 157-181 (1990).</li><li>Ariyoshi, M., Vassylyev, D. G., Iwasaki, H., Nakamura, H., Shinagawa, H., Morikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+structure+of+the+RuvC+resolvase:+A+holliday+junction-specific+endonuclease+from+E.+coli.">Atomic structure of the RuvC resolvase: A holliday junction-specific endonuclease from E. coli.</a> Cell. 78 (6), 1063-1072 (1994).</li><li>Eichman, B. F., Vargason, J. M., Mooers, B. H., Ho, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Holliday+junction+in+an+inverted+repeat+DNA+sequence:+sequence+effects+on+the+structure+of+four-way+junctions.">The Holliday junction in an inverted repeat DNA sequence: sequence effects on the structure of four-way junctions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (8), 3971-3976 (2000).</li><li>Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+and+scalable+preparation+of+pure+and+dense+DNA+origami+solutions.">Facile and scalable preparation of pure and dense DNA origami solutions.</a> Angewandte Chemie: International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).</li><li>de Gennes, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reptation+of+a+polymer+chain+in+the+presence+of+fixed+obstacles.">Reptation of a polymer chain in the presence of fixed obstacles.</a> The Journal of Chemical Physics. 55 (2), 572-579 (1971).</li><li>Slater, G. W., Noolandi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+biased+reptation+model+for+charged+polymers.">New biased reptation model for charged polymers.</a> Physical Review Letters. 55 (15), 1579 (1985).</li><li>Lilley, D. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+branched+nucleic+acid+structure+using+comparative+gel+electrophoresis.">Analysis of branched nucleic acid structure using comparative gel electrophoresis.</a> Quarterly Reviews of Biophysics. 41 (1), 1-39 (2008).</li><li>Pfreundschuh, M., Martinez-Martin, D., Mulvihill, E., Wegmann, S., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+high-resolution+imaging+of+native+proteins+by+force-distance+curve-based+AFM.">Multiparametric high-resolution imaging of native proteins by force-distance curve-based AFM.</a> Nature Protocols. 9 (5), 1113-1130 (2014).</li></ol>

De protokoll som presenteras i denna artikel fokuserar på syntesen av små cirkulära DNA-molekyler och montering av DNA nanostrukturer. De flesta av slumpmässigt sekvenserade DNA-mönster kan användas i detta protokoll. Renhet av cirkulär DNAs är avgörande för framgången av DNA församlingar. Produktionen avkastningen av ringbildning kan förbättras genom att sänka koncentrationen av 5'-fosforyleras linjära DNA; emellertid kommer detta öka arbetsbelastningen för att producera samma mängder av cirkulär DNA...

DNA-molekyler har använts för att bygga många typer av nanostrukturer över årtionden. Typiska motiv innehåller DAE (double crossover, antiparallel, även halv-varv) och DAO plattor1,2,3, star plattor4,5,6,7, enda strandsatta (ss) plattor8,9,10, och DNA origami11,12,13. Dessa DNA motiv och galler monteras från linjär ss-DNAs. Nyligen har andra och vi rapporterade användning av cirkulär ss-oligonukleotider som ställningar att bygga motiv, 1D nanorör och 2D galler14,15,16,17. Genom att sätta en Holliday junction (HJ)18,19,20,21 i mitten av c64nt, kan ett par av två kopplade DAO plattor vara bildade17. Detta nya cDAO motiv och dess derivat är stabil och tillräckligt styv för att montera 2D DNA galler upp till 3 × 5 µm2. I detta papper använder vi en benämna av ”cirkulära plattor”, som definieras som en stabil komplexa DNA-molekyl som konstruerat med en cirkulär byggnadsställning och andra linjära märlor av ss-oligonukleotider, och en annan term för ”linjära kakel”, som är byggd från en full uppsättning av linjära SS-oligonukleotider.
Detta protokoll visar hur att bygga fem sorters DNA nanostrukturer med små cirkulära DNA-molekyler som ställningar: 1) oändlig 1 D c64nt och c84nt nanotrådar, 2) oändlig 2D cDAO-c64nt-O och cDAO-c64nt-E (-O representerar ett udda antal 5 halv-svängar och -E representerar ett jämnt antal av 4 halv-varv) galler, 3) oändlig 2D cDAO-c84nt-O och cDAO-c84nt-E galler, 4) ändlig 2D 5 × 6 cDAO-c64nt-O och 5 × 6 cDAO-c 74 & 84nt-O rektanglar, 5) oändlig 1 D acDAO-c64nt-E nanorings och nanospirals (se Figur 3-5 för schematiska ritningar och bilder av de ovanstående fem typer av DNA nanostrukturer). De 1D c64nt och c84nt nanotrådar monteras från varje c64nt och c84nt byggnadsställning är associerad med två linjära klammer respektive. Varje cirkulär platta av cDAO-c64nt, acDAO-c64nt, cDAO-c74nt eller cDAO-c84nt är glödgas från dess motsvarande byggnadsställning av c64nt, c74nt eller c84nt med fyra linjär klammer respektive. De oändliga 2D galler monteras från samma typ av två cirkulära plattor med olika sekvenser. De två ändliga 2D rektangel galler monteras från två uppsättningar av 32 cirkulär sub plattor respektive. För att spara pengar, används endast en-sekvenserade c64nt, c74nt och c84nt som respektive schavotten medan olika överhäng används att glödga den 32 cDAO-c64nt, 12 cDAO-c74nt och 20 cDAO-c84nt cirkulär sub plattor respektive i första sub kakel glödgning steg, sedan Blanda motsvarande 32 cirkulär sub brickor och tillämpa andra gallret glödgning steg för att montera den ändliga 5 × 6 cDAO-c64nt-O och 5 × 6 cDAO-c 74 & 84nt-O galler, respektive. Definitivt, annorlunda sekvenserade cirkulär ställningar kan antas för att montera en mängd ändlig storlek nanostrukturer, men det kommer att kosta mer pengar och mödor. Den oändliga 1D acDAO-c64nt-E nanorings och nanospirals är glödgas från en-sekvenserade asymmetriska acDAO-c64nt plattor med linjära anslutningar av ett jämnt antal 4 halv-varv. Det finns två metoder att montera oändlig 2D galler från cirkulära plattor cDAO-c64nt och cDAO-c84nt, som kännetecknas av intertile distanserar av ett jämnt antal 4 och ett udda antal 5 halv-vänder respektive. Den förstnämnda kräver alla brickor anpassas identiskt; det senare kräver alternationen av ansiktena på två intilliggande brickor längs de spiralformade axlarna. Om panelen är styv och plana, såsom cDAO-c64nt, kommer att båda metoderna generera planar nanobanden; Om panelen är böjd mot en riktning, såsom cDAO-c84nt, intertile anslutningen av ett jämnt antal 4 halv varv kommer att generera nanorör, medan intertile anslutningen av ett udda antal 5 halv varv kommer att producera planar nanobanden på grund av avskaffandet av krökning-partisk tillväxt vid alternativa justering av böjda plattor. Framgångsrika montering av 1D och 2D DNA nanostrukturer från cirkulära plattor anger flera fördelar med denna nya strategi: verkställas stabilitet och styvhet av cirkulära plattor över linjära plattor, kirala plattor för montering av asymmetriska nanostrukturer som nanorings och nanobanden, nya visioner på förståelse av DNA mekanik och molekylära strukturer, 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

Denna artikel presenterar en detaljerad protokoll för syntes av små cirkulära DNA-molekyler, glödgning av cirkulära DNA motiv och byggandet av 1D och 2D DNA nanostrukturer. Under årtiondena, är den snabba utvecklingen av DNA nanoteknik tillskrivs användning av linjära DNAs som råvara. Till exempel är panelen DAO (dubbla crossover, antiparallel, udda halv-vänder) välkänd som en byggsten för byggandet av 2D DNA galler; core struktur DAO är tillverkad av två linjära enkelsträngat (ss) oligonukleotider, som två linor att göra en höger hand mormor knut. Häri, en ny typ av DNA plattor kallas cDAO (kopplat DAO) byggs med hjälp en liten cirkulär ss-DNA i c64nt eller c84nt (cirkulär 64 eller 84 nukleotider) som byggnadsställning strand och flera linjära ss-DNAs som krampa trådar. Perfekt 1D och 2D nanostrukturer monteras från cDAO plattor: oändlig nanotrådar, nanospirals, nanorör, nanobanden; och ändlig nano-rektanglar. Detaljerade protokoll beskrivs: 1) förberedelse av T4 ligase och rening av denaturering sida (polyakrylamid gelelektrofores) av små cirkulära oligonukleotider, 2) glödgning av stabil cirkulära plattor, följt av infödda sidanalys, 3) montering av oändlig 1D nanotrådar, nanorings, följt nanospirals, oändlig 2D galler av nanorör och nanobanden och ändliga 2D nano-rektanglar, av AFM (Atomic Force Microscopy) imaging. Metoden är enkel, robust och prisvärd för de flesta laboratorier.

Cirkulära DNA flyttas något långsammare än dess föregångare linjära DNA i denatureringen sida (figur 2) eftersom pore inuti cirkulär DNA blir penetrerad och efterbliven gel fibrer23,24,25. Den rätta ligering reaktion effektiviteten för oligo-monomer ringbildning beror på substrat sekvens och koncentration, reaktion temperatur, tid, etc. Som koncen...

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

Denna artikel presenterar en detaljerad protokoll för T4 ligering och denatureringen sida rening av små cirkulära DNA-molekyler, glödgning och infödda sida analys av cirkulära plattor, montering och AFM avbildning av 1D och 2D DNA nanostrukturer samt agaros gel elektrofores och centrifugering rening av ändliga DNA nanostrukturer.

Stabil DNA motiv, 1D och 2D nanostrukturer tillverkad av små cirkulära DNA-molekyler

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

Denna metod utökar DNA nanoteknik från källmaterial av linjär oligonukleotid, DAS, till några mer cirkulära DAS. De främsta fördelarna med dessa tekniska är att det är en enkel, robust och prisvärd för de flesta laboratorier. För cirkulär DNA-rening, tillsätt 20 mikroliter av formamid till en lösning av nyberedda, intakt cirkulärt DNA, till en slutlig volym av 140 mikroliter med blandning.Ladda 16 till 20 mikroliter av cirkulära DNA-lösning på var och en av sju till nio denaturerande PAGE gel brunnar. Blanda två mikroliter av lastning färgämne med åtta mikroliter av motsvarande föregångare linjära DNA, och injicera blandningen i en separat referens väl. Kör sedan gelen i ungefär två timmar vid 10 volt per centimeter, stoppa körningen när xylencyanol FF kan observeras ungefär två tredjedelar ner gelen.Bär gummihandskar och skyddsglasögon, överföra gelen på en fluorescerande tunnskiktskromatografi platta, och använda ett rakblad för att skära av målet gel band, som skuggas av UV-bestrålning. Placera gelbanden i ett två milliliter mikrocentrifugrör för torkning, mosa sedan de torkade gelerna i en pasta och tillsätt avjoniserat vatten vid dubbelt så mycket gel, för över natten skakning vid rumstemperatur. Nästa morgon, filtrera blandningen i en två milliliter mikrocentrifugrör, skölja sidorna av det första röret med en liten volym av avjoniserat vatten för att återvinna eventuella kvarvarande DNA, och filtrering igen för att kombinera supernates.Sedan rena cirkulära DNA via etanol nederbörd, och lagra DNA på minus 20 grader Celsius. För en pot glödgning, blanda två mikroliter av 10-faldig Tris acetat EDTA magnesium buffert, en mikroliter av varje 10 mikromolar DNA lager lösning av en uppsättning av linjära och cirkulära strängar i lika molar nyckeltal, och ytterligare Tris EDTA buffert i en 200 microliter PCR provrör, till en slutlig volym av 20 mikroliter. Då glödg monteringslösningen i en termisk flaska från 95 till 25 grader Celsius, över 48 timmar.För tvåstegsglödgning av oändliga gitter, blanda två mikroliter av 10-faldig Tris acetat EDTA magnesiumbuffert, en mikroliter av varje 10 mikromolar DNA-lagerlösning av en uppsättning linjära och cirkulära strängar i lika molar nyckeltal, och ytterligare Tris EDTA buffert i en 200 microliter PCR provrör, till en slutlig volym av 20 mikroliters. I det första sub-kakel glödgning steg, glödg varje föregångare sub-kakel lösning i en PCR thermocycler, med en snabb linjär kylning metod från 95 till 25 grader Celsius, över två och en halv timme. För att förbereda monteringslösningen, för var och en av de fyra oändliga gitter, blanda 10 mikroliter av var och en av de två motsvarande sub-kakel lösningar tillsammans, till en slutlig koncentration av 0,25 mikromolar för varje sträng.I det andra gitterglödgningssteget, glödgning av 20 mikroliterblandningen i en PCR-termocyklare, med en långsam kylmetod. För två steg glödgning av två ändliga rektangel gitter, blanda en mikroliter av 10 gånger Tris acetat EDTA magnesiumbuffert, 0,5 mikroliter av varje 10 mikromolar DNA lager lösning av en uppsättning av linjära och cirkulära strängar i lika molar nyckeltal, och ytterligare Tris EDTA buffert i en 200 microliter PCR provrör, till en slutlig volym av 10 mikroliter. I det första glödgningssteget, glödg varje föregångare sub-kakel lösning i PCR termocyklern, med hjälp av den snabba linjära kylningsmetod, som visat, från 95 till 25 grader Celsius, över två och en halv timme, och blanda glödgde 32 sub-kakel lösningar, var och en med 2 mikroliter, tillsammans i en 200 microliter PCR teströr, till en slutlig volym av 64liters.Sedan, i det andra glödgningssteget, glödg 64 mikroliterblandningen i termocyklaren, med hjälp av metoden för långsam kylning, som påvisats. För elektrofores rening av de finita gitter, förbereda en infödd 2%agarosgel och ladda 20 mikroliter av den finita gitterlösningen i varje brunn, tillsammans med tillsats av 5 mikroliter av en 100 till 3000 bas-par DNA stege, i en separat brunn. Efter att ha kört gelen i två timmar vid 5 volt per centimeter i ett isvattenbad, skär målgelbanden på ungefär samma nivå som 1000 basparet markören under UV-ljus, som visats, och skiva gelbanden i fina bitar.Placera de krossade gelerna i en filterpelare, och centrifug kolonnen för att extrahera gitter. Samla sedan in lösningen för atomkraftsmikroskopiavbildning. För ändlig gitterrening genom polyetenglykol, eller PEG, blanda 50 mikroliter av den ändliga gitterlösningen med en lika stor volym på 15%PEG 8000 buffert, centrifugera lösningen, och åter upphäva pelleten i 100 mikroliter av PEG-buffert, för en ytterligare centrifugering.Efter den andra centrifugeringen, åter upphäva pelleten i Tris acetat EDTA magnesium buffert, för atomkraft mikroskopi avbildning. För oändlig 2D gitter atomkraft mikroskop avbildning, klyva bort ett nytt lager av glimmer, och deponera två mikroliter av glödgade provet på den rena ytan. Låt DNA-gitter två minuter att absorbera till glimmerytan, innan du tvättar ytan två gånger, med 100 mikroliter av avjoniserat vatten per tvätt, torkning av ytan med tryckluft efter den andra tvätten.För att få atomkraft mikroskop bilder av oändliga DNA-gitter i luften, öppna tappning läge i bildhanteringsprogram, och ställa in skanningsstorlek till 0,5 till fem mikrometer, skanningsupplösningen till 512 linjer, och skanningshastigheten mellan en till 3,5 Hertz. Sedan skanna glimmerytan med triangulära atomkraftmikroskopsonder. För ändliga DNA-gitter imaging, klyva bort ett nytt lager av glimmer, som visats, och deponera 80 mikroliter av en veck Tris acetat EDTA magnesium buffert på den rena glimmer ytan.Därefter lägger du till fem mikroliter av ändliga prover i bufferten, och låt DNA-gitter två minuter att absorbera till glimmerytan, innan du lägger till ytterligare 50 mikroliter av Tris acetat EDTA magnesiumbuffert till sonden. Ställ sedan in skanningsstorleken på 0,5 på en mikrometer, skanningsupplösningen på 256 linjer och skanningshastigheten till 1,5 Hertz, innan du skannar ytan med de triangulära sonderna, vilket visas. Det cirkulära DNA:t rör sig något långsammare än det är föregångare linjärt DNA i den denatureringssidan, eftersom poren inuti det cirkulära DNA:t penetrerade och utvecklingsstörda av gelfibrerna.De cirkulära 64 nukleotid församlingsfamiljerna har bara ett klart och rent band för varje montering, vilket bekräftar stabiliteten hos deras monomermotiv. Den cirkulära 84 nukleotid monteringsfamiljer av plattor, har dock utstryk runt sina huvudband, vilket tyder på förekomsten av mindre biprodukter. Oavsett den mindre av produkter av felaktiga medarbetare, utmärkta gitter med hög avkastning kan monteras från målet monomer motiv.Varje församling har sina egna morfologiska funktioner i mikrometerskalan, såsom nanotrådar, nanorör, nanospiraler, nanoband och nanoorectangles. Medan du försöker detta förfarande, Det är viktigt att komma ihåg att undvika, särskilt, skräp kontaminering under eller utanför stegen. Efter dets utveckling banade denna teknik vägen för forskning inom DNA-nanoteknik för att utforska nya familjemedlemmar till lite mer cirkulär DNA-nanoteknik.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Gyroid Nickel nanostrukturer från disegmentsampolymer Supramolecules

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

Struktur och samordning Fastställande av peptid-metallkomplex Använda 1D och 2D<sup&gt; 1</sup&gt; H-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

Mikroflödes On-chip Capture-cykloadditionsreaktion att reversibelt Immobilisera små molekyler eller flerkomponent Strukturer för Biosensor Applications

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

Vikning och karakterisering av en Bio-lyhörd robot från 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

Själv montering av komplexa Tvådimensionella former från Single DNA Tiles

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

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

Framställning av Mica och kiselsubstrat för DNA Origami analys och Experiment

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

Mycket stabil, funktionell Hairy Nanopartiklar och Biopolymerer av träfibrer: Towards Sustainable Nanoteknik

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-magnetiska partikel bindande analys av dynamiska och elektroforetiska ljusspridning

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

Genterapi inspirerade Polycation beläggning för skydd av DNA Origami nanostrukturer

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