Name: gene-therapy inspired polycation coating for protection of dna origami nanostructures
Uploaded: 2019-01-19T14:30:00
Duration: 8 min 30 s
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이 프로젝트는 부여 계약 번호 686647에서 유럽 연합의 지평선 2020 연구와 혁신 프로그램에서 자금을 받았다. 가장 이미지 Morgagni 80에서 운영 하는에 기록 되었다 kV EM 시설에서 비엔나 Biocenter 코어 시설 GmbH (VBCF는)의. 우리는 와이어 프레임 nanostructure 디자인 그래픽 디자인 및 Elisa 드 LIano에 Tadija Kekic 감사 하 고 싶습니다.

1. 준비 Polycation 재고 솔루션
<ol><li>LPEI 재고 솔루션<ol>
<li>LPEI의 포함 하는 유리 비 커에 10 mg을 추가 < H2o.의 10 mL</li>
		<li>완전히 분해 LPEI, pH 2.0에 도달까지 HCl (32%)를 추가 합니다.</li>
		<li>NaOH (10 M)를 추가 하 여 7.0에 pH를 조정 합니다.</li>
		<li>1 mg/mL의 최종 농도에 볼륨을 조정 합니다.</li>
		<li>LPEI 재고 솔루션 0.22 μ m 세포 막을 통해 여과.</li>
	</ol>
</li>
	<li>키토 산 재고 솔루션<ol>
<li>16.6 m g 키토 산 올리고 당 젖 산의 분해 (Mw ~ 5 kDa, 60% 올리고 당 구성, 틴에서 90 %deacetylated) 10 mg/mL의 농도와 재고 솔루션을 준비 하는 초 산 (10%) 수성 미디어의 1 ml에서.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. DNA 종이 접기 Nanostructures의 정화
<ol><li>DNA 종이 접기 샘플의 믹스 100 µ L (5mm 트리 스, 1 mM EDTA, 5 m m NaCl 버퍼 (TB로 표시 됨)에서 18 m m MgCl2를 포함 하 여) 22 mM MgCl의 해당 볼륨2 보충 TB (100 µ L) 1.5 mL 튜브에.</li>
	<li>정화 버퍼 (15% (w/v) 던지다 8000 5mm 트리 스, 1 mM EDTA와 505 mM NaCl)의 200 µ L를 추가 합니다. 부드럽게 튜브 반전에 의해 혼합.</li>
	<li>실내 온도 (r.t.) 25 분에 16000 × g에서 샘플을 회전 합니다.</li>
	<li>삭제는 상쾌한 신중 하 게 하 고 16 mM MgCl2 보충 TB 버퍼에 펠 릿을 resuspend. 상쾌한 고 펠 릿 초과 주식 가닥 및 침전 된 DNA 종이 접기, 각각 포함 됩니다.</li>
	<li>thermomixer에서 650 rpm r.t.에서 1 일에 대 한 샘플을 품 어. 이 단계는 전체 물의 resuspension의 DNA 종이 접기입니다.</li>
</ol>3. Agarose 젤 전기 이동 법 (세)
<ol><li>2 %agarose 젤 준비를 유리 비 커에 1.6 g agarose 및 0.5 x TAE 버퍼 (트리 스, 0.5 m EDTA, 10 m m 초 산, pH 8 m 20 m)의 80 mL를 추가 합니다. 전자 렌지 5 분 물 욕조에 1 분 동안 비 커의 내용을 소용돌이 친다. 352 µ L MgCl2 11 m m MgCl2와 젤을 준비 (2.5 M)를 추가 합니다. 미리 DNA 젤 얼룩의 10 µ L로 젤 얼룩.</li>
	<li>마른 젤 상자에 젤 솔루션을 부 어 하 고 젤 전기 이동 법 빗을 삽입 합니다. 15-30 분 r.t.에서 응고 하는 솔루션을 보자.</li>
	<li>실행 버퍼 (태 버퍼 x 0.5) 11 m m MgCl2를 보충 한다.</li>
	<li>로딩 버퍼 (30% (v/v) 글리세롤, 0.25% (w/v) bromophenol 블루, 0.25% (w/v) 자일 렌 cyanol FF) x 6의 20%와 샘플의 10-20 µ L를 혼합 하 고 agarose 젤 우물에 그것을 로드.</li>
	<li>70 V 2.5-r.t.에서 젤 실행 3 h.</li>
	<li>자외선 스캐너로 젤을 시각화.</li>
</ol>4. 부정적인 얼룩 전송 전자 현미경 검사 법 (nsTEM)
<ol><li>글로우 방전 탄소 코팅 Cu400 가장 격자에 5 µ L 희석된 nanostructure 나는 polyplex를 적용 합니다. Ca. adsorb 그것은 1 분.</li>
	<li>필터 종이의 조각에 의해 격자의 가장자리에서 과잉 액체를 배수 하십시오.</li>
	<li>2 %uranyl 아세테이트 수성 해결책의 5 µ L을 적용 하 고 1 분을 기다립니다.</li>
	<li>필터 종이 가장자리를 사용 하 여 완전히 격자의 가장자리에서 과잉 액체를 배수 하기 위하여.</li>
	<li>그리드는 가장으로 그것을 주입 하기 전에 완전히 건조 보자.</li>
</ol>5. Polyplex 형성
참고: polyplex 구성 된 DNA 종이 접기와 N/P 0.01-8 비율에서 키토 산을 준비 하기 위한 설명 예.
<ol><li>포뮬러 1 (표 1)를 사용 하 여 polycation 당 아민의 수를 계산 합니다.</li>
	<li>260에 울트라 바이올렛 분 광 광도 계를 사용 하 여 순화 된 DNA 종이 접기의 농도 측정 nm. 빈으로 TB 버퍼의 2 µ L를 사용 하 여 기계를 보정. "인산 염의 nmol" 계산 수식 2를 사용 하 여.</li>
	<li>DNA 종이 접기 구조 1 nmol의 인산 염을 포함 하 여 15 µ L를 준비 합니다.</li>
	<li>공식-3를 사용 하 여 키토 산, N/P 0.01-8에서 polyplex을 준비 하기 위한 필요한 볼륨을 계산. 예를 들어 N/P 8에서 polyplex 준비, 키토 산 (0.8 mg/mL)의 1.8 µ L 필요 하다 (N/P는 8, nmol의 인산 염은 1, 키토 산의 분자량 5000 g/mol, 키토 산 주식 용액의 농도 0.8 mg/mL 이며 아민 키토 산 당 수 28). 키토 산 (0.8 mg/mL)의 1.8 µ L에 TB의 13.2 µ L를 추가 합니다. 5.3 NP 8 DNA 종이 접기-키토 산 polyplex를 단계에서 DNA 종이 접기의 15 µ L를 키토 산 솔루션 (0.8 mg/mL)의 15 µ L를 추가 합니다. Polyplex는 자발적으로 형성 된다.</li>
	<li>5.4 다른 N/P 비율에서 polyplexes 준비 단계를 반복 합니다.</li>
	<li>3 단계 (그림 1A)에 설명 된 대로 나이 수행 합니다. 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 컨트롤 포함 됩니다.</li>
	<li>이미지는 polyplex 4 단계 (그림 2)에서 설명 된 대로. 포뮬러-1) polycation 당 아민 그룹의 수 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq1.jpg"> 수식-2) 인산 염의 두더지 =<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq2.jpg"> 포뮬러-3) Polycations의 볼륨 (µ L) =<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq3.jpg">
</li>
</ol>6입니다. decapsulation Dextran 황산으로
<ol><li>Dextran 황산 수식-4 (표 2)를 사용 하 여 당 황산 염 그룹의 수를 계산 합니다.</li>
	<li>Dextran 황산에는 미리 정의 된 polyplex의 decomplexation에 필요한 볼륨을 계산 A / P 비율 사용 하 여 수식-5. A / P 충전 비율은 DNA 종이 접기의 인산 염 그룹 (P)는 polyanion (A)의 황산 염 그룹 사이 비율 이다. Dextran 황산의 초과 금액 (예: 500-1000) polyplexes의 효율적인 decomplexation 필요 합니다. 예를 들어 decomplex는 polyplex 준비 섹션 5에에서 (polyplex 1 nmol의 인산 염을 포함 한다) A에서 P 1000, dextran 황산 40 kDa (50 mg/mL)의 3.6 µ L가 필요 하다 / (A / P 1000 nmol의 인산 염은 1, dextran 황산의 분자량이 40000 g/mol dextran 황산 재고 솔루션의 농도가 50 mg/mL 이며 황산의 수는 220). 단계의 5.4는 polyplex에 dextran 황산 (50 mg/mL)의 3.6 µ L을 추가 하 고 잘 혼합.</li>
	<li>키토 산 polyplex를 사용 하는 경우 decomplexation 프로세스를 촉진 하기 위하여 NaOH를 추가 합니다. 10 m m의 최종 농도 대 한 NaOH를 추가 합니다. LPEI polyplexes에 대 한이 단계를 건너뜁니다.</li>
	<li>3 단계 (그림 1B)에 설명 된 대로 나이 수행 합니다. 제어로 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 및 polyplex를 포함 합니다. 수식-4) polyanion 당 황산 염 그룹의 숫자 = <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq4.jpg"> 수식-5) Dextran 황산의 볼륨 (µ L) =<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq5.jpg">
</li>
</ol>7입니다. 안정성 Mg 고갈으로
<ol><li>밀리 그램-0 버퍼 (5mm 트리 스, 1 mM EDTA와 30 mM NaCl)의 4 x 600 µ L로 DNA 종이 접기 또는 해당 polyplex (를 포함 하 여 2 nmol 인산 염)의 20 µ L 세척 한 열을 사용 하 여 (MWCO ~ 3 kDa). 각 씻어 3-5 분 동안 r.t.에서 14000 × g에서 회전 합니다.</li>
	<li>나머지 솔루션 (80 µ L)를 수집 하 고는 thermomixer에서 650 rpm에서 1 일 동안 37 ° C에서 품 어.</li>
	<li>LPEI polyplex 테스트, 16 mM MgCl2의 최종 농도 대 한 MgCl2 (500 m m)의 2.5 µ L를 추가 합니다. 그런 다음 dextran 황산-40 kDa (50 mg/mL)의 7 µ L을 추가 (A에 해당 / P 1000)를 푸는 핵심 DNA nanostructures (decapsulation, 6 단계를 참조). 참고: 키토 산 polyplex 또는 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 작업 하는 경우이 단계를 건너뜁니다.</li>
	<li>3 단계 (그림 2)에서 설명 된 대로 nsTEM 이미지를 따릅니다.</li>
</ol>8. DNase 난 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 Nanostructures의 적정 분석 결과
<ol><li>10 x 2 µ L로 1 nmol 인산 염을 포함 하 여 벌 거 벗은 DNA 종이 접기의 믹스 3 µ L DNase I (100 mM Tris HCl, 25 m m MgCl2, 5mm CaCl2, pH 7.6), 1 µ L MgCl2 (250 m m), 0.2 mL PCR에에서 물 12 µ L의 버퍼 튜브 합니다. 2 µ L DNase의 추가 나 (10 배). DNase의 재고 농도 조정 나 최종 DNase를 (10 배) 나 농도 0.25-2 U/mL.</li>
	<li>thermocycler에 1-2 h 37 ° C에서 샘플을 품 어.</li>
	<li>얼음에서 샘플을 담가 그리고 500 m m dithiothreitol (DTT)의 2 µ L을 추가 하 여 nucleolytic 활동을 비활성화 및 EGTA (33mm)의 2.5 µ L.</li>
	<li>3 단계에에서 설명 된 대로 나이 사용 하 여 샘플을 분석 합니다.</li>
</ol>9. 안정성 DNase로 Polyplexes의 난
<ol><li>Polyplex (를 포함 하 여 다른 N/P 비율에서 인산 염의 1 nmol)의 혼합 4 µ L는 DNase의 1.5 µ L로 나 버퍼 (10 배), 결핵의 8 µ L 및 1.5 µ L DNase의 난 (100 U/mL) 0.2 mL PCR에에서 튜브.</li>
	<li>thermocycler에서 37 ° C에서 24 h에 대 한 샘플을 품 어.</li>
	<li>가수분해는 thermocycler에서 37 ° C에서 30 분 동안 품 어는 DNase I. 소화 K (20 mg/mL)의 2 µ L를 추가 합니다. 참고: 대신 효소 소화, DNase DTT (500 m m)의 추가 1.5 µ L 및 EGTA (33 m m)의 2 µ L 나 수행할 수의 화학 비활성화</li>
	<li>Dextran 황산-40 kDa (50 mg/mL)의 3.6 µ L 추가 (A에 해당 / P 1000) 핵심 DNA nanostructures 있고요.</li>
	<li>(그림 3A, 그림 3C) 3 단계에서에서 설명한 대로 수행 합니다. 측정 하 고 젤에 밴드 농도 비교에 대 한 제어로 신선한 DNA 오리 가미를 포함 합니다.</li>
	<li>나이 및 추출 압력에 의해 DNA 종이 접기 동결 추출 열 공급 업체에서 제공 하는 프로토콜에 따라 밴드를 삭제할.</li>
	<li>4 단계 (그림 2)에서 설명 된 대로 nsTEM 이미지를 따릅니다.</li>
</ol>10. 소 태아 혈 청 (FBS)으로 안정성
<ol><li>TB + 10%의 17 µ L로 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 또는 그 해당 polyplex (를 포함 하 여 1 nmol의 인산 염)의 혼합 4 µ L에서 0.2 mL PCR FBS 튜브 합니다. 갓 해 동된 FBS를 사용 합니다.</li>
	<li>24 h에 대 한 열 cycler에 37 ˚C에서 샘플을 품 어.</li>
	<li>샘플 얼음 욕조에 담가.</li>
	<li>테스트는 polyplex, dextran 황산-40 kDa (50 mg/mL)의 3.6 µ L을 추가 하 여 decapsulation 프로세스를 수행 합니다. 키토 산 polyplexes (단계 6.3 참조)를 사용 하는 경우 또한, NaOH를 추가</li>
	<li>3 단계에에서 설명 된 대로 나이 수행 합니다. 측정 하 고 젤에 밴드 농도 비교에 대 한 제어로 신선한 DNA 오리 가미를 포함 합니다.</li>
	<li>밴드 나이에 소비 세 고 짜기 동결 추출 열에 의해 DNA 오리 가미를 추출 합니다.</li>
	<li>0.2 mL PCR 튜브에서 추출 된 DNA 종이 접기 솔루션 (20 µ L)를 2 µ L의 성분 K (20 mg/mL)를 추가 합니다. 혈 청 단백질에는 nanostructures 바인딩된 소화 thermocycler에서 37 ° C에서 30 분 동안 품 어.</li>
	<li>16 m m MgCl2 ultracentrifugation 열을 사용 하 여를 포함 하 여 결핵의 5 x 500 µ L로 샘플을 세척 (MWCO ~ 100 kDa) 성분을 K 씻어 (MW ~ 28.9 kDa) 멀리. 각 씻어 3-5 분 동안 r.t.에서 14000 × g에서 회전 합니다.</li>
	<li>NsTEM 이미징 단계 4 (그림 3)에 설명 된 대로 수행 합니다. 참고: 단계 10.6에서에서 젤 추출된 샘플 사용할 수 있습니다 직접 nsTEM 이미징. 그러나,는 이미징 혈 청 단백질의 DNA 종이 접기 nanostructures 첨부 파일 때문에 매우 도전 수 있습니다. 따라서, 가수분해 K 치료 (단계 10.7-10.9) 이미징 프로세스를 용이 하 게 좋습니다.</li>
</ol>11. 양 고추냉이 과산화 효소 효소 (HRP)의 접근성 테스트-Polycations로 코팅 시 DNA 종이 접기 기능성
<ol><li>2 단계에에서 설명 된 대로 자체 조립된 biotinylated NR (Biotin-NR)를 정화.</li>
	<li>순화 Biotin-NR의 200 µ L을 품 어 (36 nM, 16mm에서 보충 TB 버퍼) HRP 활용 streptavidin의 200 µ L로 (540 nM, TB 버퍼에서). 14 m m의 최종 농도를 MgCl2 (500 m m)의 4.8 µ L를 추가 합니다. 12 h는 thermomixer에서 650 rpm r.t.에서 품 어</li>
	<li>정화 HRP 기능성된 NR (HRP-NR) 못 정화 방법에 의해 (2 단계에서에서와 같이) 언바운드 HRP 효소를 제거 하. 16 m m MgCl2를 포함 하 여 결핵에 침전 된 HRP-NR를 resuspend.</li>
	<li>순화 HRP-NR의 믹스 6.5 µ L (36 nM) 1, 2, 4, 10, 20 (를 사용 하 여 수식 3)의 N/P 비율에서 polyplex 준비 하 변형 농도의 polycations의 6.5 µ L로.</li>
	<li>비 biotinylated NR 단계 11.2 11.4 반복 합니다. HRP 효소 DNA 종이 접기, 비 biotinylated DNA 종이 접기, 비 특히 바인딩할 수는 HRP 효소와 못으로 대우 된다 (Biotin NR 비슷합니다) 정화, 분석 결과에서 제어 될 것입니다.</li>
	<li>믹스 6.5 µ L 소 주 물의 1, 2, 4, 10, 20의 정의 N/P 비율에 해당 하는 변형 농도의 polycations의 6.5 µ L로. 논문 샘플 빈 그룹 역할을 합니다.</li>
	<li>HEPES 버퍼의 72.5 µ L를 포함 하 여 96 잘 접시에 단계 11.4-11.6 (12.5 µ L)에서 준비 솔루션을 추가 (25mm HEPES, 20 m m 200 m m NaCl, KCl 0.05% 트라이 톤 X-100, 1 %DMSO, pH 7.4)와 섞어 잘.</li>
	<li>2, 2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) (15 m m)의 10 µ L를 추가 합니다.</li>
	<li>H2O2 (12mm)의 5 µ L을 추가 하 고 아래로 pipetting으로 잘 혼합. H2O2 는 반응을 시작합니다.</li>
	<li>421에서 흡 광도 측정 nm 이상 4 h 멀티 모드 플레이트 리더 (그림 4A).</li>
</ol>12. Hemin 바인딩 Aptamers (HBA)의 접근성 테스트-Polycations로 코팅 시 DNA 종이 접기 기능성
<ol><li>2 단계에서에서 설명한 대로 HBA 공업화-NR (HBA-NR)를 정화. 6 m m MgCl2 (높은 소금 농도 리드 HBA NR의 집계)으로 보충 하는 결핵에 침전 된 HBA NR를 resuspend.</li>
	<li>HBA NR의 믹스 10 µ L (40 nM) 1, 2, 10 및 20의 정의 된 N/P 비율의 polyplex를 준비 하는 다양 한 농도에서 polycations의 10 µ L로.</li>
	<li>벌 거 벗은 NR의 믹스 10 µ L (40 nM) 또는 1, 2, 10 및 20의 N/P 비율에 해당 하는 다양 한 농도에서 polycations의 10 µ L 소 주-물.</li>
	<li>HEPES 버퍼의 60 µ L를 포함 하 여 96 잘 접시에 12.2 및 12.3 단계에서 20 µ L 준비 솔루션을 추가 (25mm HEPES, 20 m m 200 m m NaCl, KCl 0.05% 트라이 톤 X-100, 1 %DMSO, pH 7.4)와 섞어 잘. 하나 이상의 빈 샘플 (12.2 및 12.3 단계)에서 20 µ L polyplex 또는 polycation 솔루션 물 교체를 포함 합니다.</li>
	<li>5 µ L hemin (0.04 m m)의 뒤에 ATBS (15 m m)의 10 µ L를 추가 합니다. 5 분 동안 궤도 통에 접시를 놓습니다.</li>
	<li>H2O2 (12mm)의 5 µ L을 추가 하 고 아래로 pipetting으로 잘 혼합.</li>
	<li>다중 모드 플레이트 리더 (그림 4B) 421 nmover 30 분에서 흡 광도 측정 합니다.</li>
</ol>

<ol>
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I., Nel, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethyleneimine+Coating+Enhances+the+Cellular+Uptake+of+Mesoporous+Silica+Nanoparticles+and+Allows+Safe+Delivery+of+siRNA+and+DNA+Constructs.">Polyethyleneimine Coating Enhances the Cellular Uptake of Mesoporous Silica Nanoparticles and Allows Safe Delivery of siRNA and DNA Constructs.</a> ACS Nano. 3 (10), 3273-3286 (2009).</li></ol>

저자는이 보고서와 관련 된 관심 없음 충돌 선언 합니다.

에 자기 조립 DNA 종이 접기의 주식 물가 일반적으로 추가 5-10 초과 비율에 발판. 이러한 초과 주식 가닥도는 polycation 및 polyplexes monometer 범위에서 DNA 종이 접기 polyplexes에서 분리 하기가 더는 바인딩할. 따라서, polyplex 형성에 중요 한 단계는 초과 주식 가닥을 제거 하 고 잘 순화 된 DNA 종이 접기 nanostructures 사용입니다.
다른 방법은 통해 클릭 반응26DNA 가닥의 cyclization 같은 DNA nanostructures 안정화에 대 한 개발 되었습니다. 이 기술은 작은 nanostructures 같은 DNA catenane의 안정화에 대 한 제한 되며 그것은 쉽게 큰 DNA 종이 접기에 대 한 확장 가능한 주식 가닥 alkyne 아 지 드 수정 연동된 단일 가닥 링의 대형을 위한 필요는, 이 프로토콜에 사용 된 같은 구조. 최근, Gerling 동부 표준시는l.27 보고 DNA nanostructures 자외선 방사선 조사를 사용 하 여 내 이웃 thymidines 사이 화학식 cyclobutene pyrimidine 이합체 (일일) 채권을 만들기 위한 방법. 비록이 방법 사이트 선택 하 고 확장 가능한 DNA 종이 접기 보호의 효율은 polycation 코팅 보다 훨씬 낮은. 예를 들어 일일 비용 안정화 DNA 종이 접기 개체 견딜만 0.4 U/mL DNase 내가 1 시간 동안 polyplexes 안정 10 U/mL DNase 존재 나 적어도 하루에 대 한.
간단히, 유전자 치료 영감 키토 산 및 LPEI 코팅은 낮은-비용, 단계 및 Mg 고갈 및 nuclease 리치 미디어에서 DNA 종이 접기 nanostructures의 장기 안정성을 해결 하기 위해 효율적인 방법. Polyplex 대형의 가역 다단계 진단 테스트 nucleolytic 저하 또는 소금 고갈에 대 한 DNA 접기의 보호 한 단계에서 매우 중요 하지만 다른 DNA 단계에서 문제가 발생할 수 있습니다에서 응용 프로그램을 용이 하 게 증폭입니다. 또한, polycation 코팅은 약물 전달 응용 프로그램28DNA 종이 접기 nanostructures의 세포질 통풍 관을 강화 하기 위한 잠재적인 접근 이다.

DNA는 자기 조립 나노 구조1의 프로그래밍에 대 한 다양 한 빌딩 블록 이다. DNA nanostructures를 만들기 위한 가장 인기 있는 방법은 DNA 종이 접기 기술에 근거 하는 자기 조립 긴 원형, 단일 좌초 된 DNA의 짧은 모양 결정 합성 스테이플의 수백의 도움으로 비 계2가닥. 오늘, 거의 모든 형상과 형태에서 DNA nanostructures의 생성은 쉽게 가능 합니다. DNA nanostructures 높은 정밀도3,4 site-specifically functionalized 수 고 allosteric 구조적 변화5,6을 프로그래밍할 수 있습니다. 따라서, DNA를 사용 하 여 건축 자재로 바이오 센 싱, 진단 및 약물 전달에 응용 프로그램, 프로그래밍 가능 하 고 반응이 맞춤형 nanostructures를 만드는 독특한 기회를 제공 합니다. 그러나, DNA nanostructures는 엑 소-및 엔도소화에 취약-nucleases, 및 격자 기반 3D DNA 종이 접기 nanostructures 일반적으로 높은 염 분 버퍼 필요 (예., 5-20 m m Mg+ 2)을 유지 하기 위해 그들의 무결성7,8.
Nucleases 혈액과 세포 외 매트릭스에 의해 DNA의 급속 한 저하 효율적인 vivo에서 납품에 유전자 제품의 셀9에 중요 한 장애 이다. 비 바이러스 성 유전자 전달에서이 제한을 극복 하기 위해 DNA는 정의 된 충전 N/P 비율 (DNA에서 인산 염을 polycation에 있는 아민의 비율)10에서 양이온 폴리머 혼합입니다. 양이온 중합체, polyplex로 알려진 DNA의 복합 nuclease 중재 저하에서 DNA를 보호 하 고 그것의 세포질 통풍 관11를 향상 시킵니다. 유전자 전달 발전, oligolysine12, oligolysine-폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG) 공중 합체13, 폴 리 (2-dimethylamino-ethylmethacrylate) (PDMAEMA)에 의해 영감-기반 고분자14및 바이러스 capsid 단백질15 DNA 종이 접기 nanostructures 안정화에 대 한 사용 되었습니다.
최근, 우리 DNA 종이 접기 nanostructures Mg 소진에 보호 하는 방법을 보고 하 고 천연 양이온 다 당 류 키토 산 및 합성 선형 polyethyleneimine (LPEI)를 사용 하 여 nuclease 리치 미디어는 보고16. 이 문서는 우리의 이전 작품의 적응 이다 하 고 polyplexes, 그들의 특성, 낮은 소금 및 nuclease 리치 미디어에서 적나라 하 고 보호 nanostructures의 안정성 테스트 및 검사의 준비에 대 한 자세한 프로토콜에 설명 합니다는 polycation 코팅 시 효소 및 aptamer 기능성된 DNA 종이 접기 nanostructures의 접근성.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1135px;" width="1136">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">10&#215; DNase I reaction buffer</td>
			<td style="width:239px;">New England Biolab (NEB)</td>
			<td style="width:183px;">B0303</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">ABTS (2&#8242;-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt)</td>
			<td style="width:239px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:183px;">J65535</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Amicon ultracentrifugation columns</td>
			<td style="width:239px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:183px;">UCF500308, UCF510024</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:547px;">Chitosan oligosaccharide lactate (Mn ~ 4000-6000, &#62; 90% deacetylated, 60%. composition oligosaccharide</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">523682</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Design-specific staple strands</td>
			<td style="width:239px;">Integrate DNA Technologies (IDT)</td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Dextran sulfate sodium salt (Mr ~ 4 kDa)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">75027</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Dextran sulfate sodium salt (Mr ~ 40 kDa)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">42867</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">DNA gel loading dye (6&#215;)</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">R0611</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">DNase I (RNase free)</td>
			<td style="width:239px;">New England Biolab (NEB)</td>
			<td style="width:183px;">M0303</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N&#8242;,N&#8242;-tetraacetic acid (EGTA)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">E3889</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) BioUltra, anhydrous, &#8805;99% (titration)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">EDS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Freeze&#39;N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns</td>
			<td style="width:239px;">Biorad</td>
			<td style="width:183px;">7326165</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Hemin</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">H9039</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">HEPES</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">H3375</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Hydrogen peroixde slution (32 wt%)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">216763</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">LPEI-25 kDa</td>
			<td style="width:239px;">Polysciences, Inc</td>
			<td style="width:183px;">23966-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">NuPAGE Sample Reducing Agent (500 mM dithiothreitol (DTT))</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">NP0004</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:547px;">Polyethylene glycol (PEG, MW ~ 8000 Da)</td>
			<td style="width:239px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:183px;">O263.1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Polyethylenimine, linear, average Mn 10,000, PDI &#8804;1.2</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">765090</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Polyethylenimine, linear, average Mn 5,000, PDI &#8804;1.3</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">764582</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Proteinase K solution (20 mg/ml)</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">AM2548</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Streptavidin-conjugated HRP</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">N100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">SYBER safe DNA gel stain</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">S33102</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gene-therapy inspired polycation coating for protection of dna origami nanostructures

DNA 종이 접기 nanostructures 생물학 및 의료 응용 프로그램에 사용할 수 있는 엄청난 잠재력을 보유. 그러나, 낮은 소금 조건과 생리 적 체액에서 nucleases 유도 자기 조립된 DNA nanostructures의 저하 및 변성. 비 바이러스 성 유전자 전달, DNA의 효소 저하 양이온 셸에서 부정 청구 DNA의 캡슐화에 의해 극복 이다. 여기, 유전자 배달 발전, 단순 하 고에 의해 영감을 한 단계 및 강력한 방법론은 제시한 DNA 종이 접기 nanostructures의 안정화에 대 한 chitosan와 선형 polyethyleneimine 코팅. Polycation 코팅 Mg 고갈 및 nuclease 리치 미디어에서 DNA 종이 접기 nanostructures를 효율적으로 보호합니다. 이 메서드는 또한 DNA nanostructures의 효소 및 aptamer 기반 기능화의 전체 접근성을 유지합니다.

다른 구성의 3 개의 DNA 종이 접기 nanostructures 하이퍼 (NR), nanobottle (NB)와 (는 nanostructures의 3D 모델은 그림 2에 나와 있는) 와이어 프레임 nanostructure (WN)을 포함 하 여 설계 되었습니다. NR 및 주의 설계 된 광장과 벌집 격자에 따라 각각, Daedalus 소프트웨어18를 사용 하 여 만들어진 caDNAno17 WN을 사용 하 여. 포괄적인 프로토콜을 디자인 하 고 DNA nanostructures의 자기 조립 되었습니다 이미19,20,,2122출판. 모양 관련 주식 가닥 주문, 자기 조립 되었고 더 정화 스탈 외에 의해 설명 하는 프로토콜에 따라. 23 (2 단계)입니다.
Polyplexes 젤 지체 분석 결과 및 nsTEM 영상 특징 이었다. DNA 종이 접기는 polycations, 혼합 시 음극 쪽으로 벌 거 벗은 nanostructure 밴드에 변화 (그림 1A) 관찰 되었다. 이것은 인산 염 그룹에 바인딩 polycations 및 전체 크기에 따라 단지의 증가의 네거티브 차지의 상계를 지정할 수 있습니다. Dextran 황산 같은 polyanions의 추가 금액을 추가 하는 것은 polyplex 형성을 변경할 수 있습니다. 이 점에서 더 높은 분자량의 dextran 황산 (MW ~ 40 kDa) 더 낮은 분자량 dextran 황산 염에 비해 decomplexation에 대 한 효율적으로 보였다 (MW ~ 4 kDa) (그림 1B).
Uranyl 아세테이트 부정적인 얼룩 가장에 의해 LPEI polyplexes 이미징, 하는 동안 어떤 입자의 이미지를 어려웠다. 그것은 가설 되었다 그 LPEI DNA 종이 접기의 꽉 실드 때문에 인산 염 등뼈를 바인딩에서 uranyl 아세테이트를 방해할 수도 있습니다. 따라서, nsTEM 이미징, 이전 dextran 황산의 초과 금액은 LEPI polyplexes에 추가 되었습니다. Unraveled DNA 종이 접기 nanostructures 결함도 분해의 흔적을 보여주었다. 반대로, 키토 산 polyplexes polyanion 치료 (그림 2)에 대 한 필요와 함께 성공적으로 몇 군데 있었다.
NsTEM 영상에 의해 확인 (그들의 다른 구성)에 관계 없이 모든 벌 거 벗은 DNA nanostructures Mg 0 버퍼에서 37 ° C에 외피의 1 일 후 완전히 변성 했다. 대조적으로, LPEI 또는 N/P≥1에서 키토 산 코팅 nanostructures 그대로 남아. 마찬가지로, DNase I 적정 분석 실험 효소 소화도 보호 되지 않은 nanostructures의 민감성을 보여주었다. 알몸 nanostructures 했다 완전히 내가 2 h, LEPI 또는 키토 산 캡슐 DNA 종이 접기 후에 그대로 남아 1 U/mL DNase 존재 소화 하는 동안 밀리 그램-0 버퍼 보충 10 U/mL DNase 나 최소 1 일 (그림 2). Nucleolytic 소화도 높은 안정성은 polyplexes의 N/P 비율을 증가 하 여 달성 되었다. 또한, LPEI 보호 (그림 3A, 그림 3C), 키토 산에 비해 효율적으로 더 많은 DNA nanostructures 아마 LEPI, 그리고 이렇게, 더 높은 친화 력을 바인딩 DNA24 쪽으로 더 높은 충전 밀도 때문 . 다른 분자량의 LPEI를 사용 하는 동안 차이가 관찰 되었다 (그림3B).
폴리머 셸에서 캡슐화 후 DNA nanostructures의 기능적인 그룹의 접근성은 중요 한 기능입니다. 또한, 양 고추냉이 과산화 효소 효소 (HRP)와 hemin 바인딩 aptamers (HBA) 기능성된 DNA 종이 접기 polycation 코팅의 호환성 시험 되었다. 3 biotinylated 주식 가닥 NR의 표면에서 protruded 되었고 HRP 활용 streptavidin (3 효소 DNA 종이 접기 당)와 기능성. 촉매로 높은 활성 (Kd: 439 nM) HBA aptamer PS2. M (5'-GTGGGTAGGGCGGGTGG-3')이 실험25에 대 한 선정 되었다. 24 주식 가닥까지 5 nm 길이 링커 함께 NR 표면에서 protruded 했다 (5'-AAAAGAAAAGAAAAA-3')는 p s 2에 의해 따라. M 시퀀스 (24 aptamers DNA 종이 접기 당). 효소의 놀라운 방해 없음 또는 aptamer 활동 HRP 또는 HBA 기능성된 DNA 종이 접기 LPEI와 변형 N/P 비율 (그림 4A-B)16에서 키토 산 코팅 시 관찰 되었다. 그러나, HRP 효소의 활동적인 극적으로 변경 되었습니다 바인딩을 DNA 종이 접기 (그림 4C) 후.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig1.jpg"> 그림 1 : Polyplex 형성과 decapsulation의 대표 나이 이미지. (A) 키토 산 0.01-8의 N/P 비율에 혼합 주의 대 한 전기 이동 기동성 교대 분석 실험. 각 레인 1 nmol NB. 포함 첫 번째 차선은 NB. 참조 (B) Decapsulation polyanionic dextran 황산 (DS)에 의해 polyplexes의. 이 그림은 이전에 게시 그림16에서 수정 되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig2.jpg"> 그림 2 : DNA 종이 접기 및 polyplexes의 부정적인 얼룩 TEM 현미경 사진. 벌 거 벗은 DNA 종이 접기 nanostructures (열 1과 2)의 3D 모델과 nsTEM 현미경. nsTEM LPEI polyplexes (후 decapsulation) 및 키토 산 polyplexes (열 3, 4)의 현미경 사진. nsTEM 이미지 벗고 보호 된 DNA 종이 접기 (polyplex)의 대상이 Mg 고갈 (열 5, 6 및 7), 효소 저하 (열 8, 9), 37 ° c.에 1 일에 대 한 혈 청 소화 (열 10, 11) LPEI-5 kDa는이 분석 결과에서 사용 되었다. 내가 1 U/mL DNase의 나이에 검출 넘어 벌 거 벗은 DNA nanostructures 타락 했다 또는 TB + 10%에서 37 ° c.에 외피의 2 시간 후 FBS 스케일 바: 100 nm. 이 그림은 이전에 게시 그림16에서 수정 되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig3.jpg"> 그림 3 : DNase의 대표적인 결과 나 보호 분석 실험. (A) 는 DNase I LPEI-5 kDa, LPEI-10 kDa와 2, 4, 8 및 10의 N/P 비율로 준비 LPEI-25 kDa WN의 polyplexes에 대 한 분석 결과 보호. 샘플 10 U/mL DNase를 복종 되었다 37 ° c.에 24 h에 대 한 나 마지막 레인 WN 컨트롤입니다. polyplexes decapsulated 이전에 젤에 로딩 했다. (B) 다른 DNA origamis의 polyplexes에 대 한 정규화 된 뜻 밴드 강도 LPEI 나 이미지-.가 추출 Y 축 정규화 의미 밴드 강도를 나타냅니다. (C)는 DNase I 키토 산-WN polyplexes의 보호 시험 준비 N/P 1, 2, 4, 10, 20의 비율. 샘플 10 U/mL DNase를 복종 되었다 37 ° c.에 24 h에 대 한 나 레인 6 제어 polyplex (N/P 20) 이다. 마지막 레인 WN 컨트롤입니다. 모든 키토 산 polyplexes decapsulated 젤으로 사전 로드 했다. 이 그림은 이전에 게시 그림16에서 수정 되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig4.jpg"> 그림 4: 대표 색도계 효소-및 aptamer-기능성된 DNA 종이 접기 분석 실험의 결과. (A) 효소 기능성된 nanostructures (HRP-NR) 키토 산 3.7 h 반응 시작 후 코팅의 색도계 분석 실험. Aptamer 기능성된 nanostructures (HBA-NR) 키토 산, 반응 개시 후 6 분 코팅의 색도계 분석 결과 (B) . Y 축은 정규화 된 흡 광도를 나타냅니다. (C) 시간이 지남에 HRP와 HRP-NR의 색도계 분석 결과 모니터링합니다. 이 그림은 이전에 게시 그림16에서 수정 되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>양이온 중합체</td>
			<td>키토 산</td>
			<td>LPEI-5 kDa</td>
			<td>LPEI-10 kDa</td>
			<td>LPEI-25 kDa</td>
		</tr>
<tr>
<td>폴리머 (kDa)의 분자량</td>
			<td>5</td>
			<td>5</td>
			<td>10</td>
			<td>25</td>
		</tr>
<tr>
<td>단위체 (g/mol)의 Molecualr 무게</td>
			<td>161</td>
			<td>43</td>
			<td>43</td>
			<td>43</td>
		</tr>
<tr>
<td>단위체 당 아민의 수</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>폴리머 당 아민의 수</td>
			<td>28</td>
			<td>116</td>
			<td>232</td>
			<td>581</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1입니다. Polycation 당 아민 그룹의 수를 계산합니다.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Dextran 황산 (kDa)의 분자량</td>
			<td>4</td>
			<td>40</td>
		</tr>
<tr>
<td>단위체 (g/mol)의 분자량</td>
			<td>366</td>
			<td>366</td>
		</tr>
<tr>
<td>단위체 당 황산의 수</td>
			<td>2</td>
			<td>2</td>
		</tr>
<tr>
<td>폴리머 당 황산의 수</td>
			<td>22</td>
			<td>220</td>
		</tr>
</tbody></table>표 2입니다. Polyanion 당 황산 염 그룹의 수를 계산합니다.

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

유전자 치료 DNA 종이 접기 Nanostructures의 보호를 위한 Polycation 코팅을 영감

여기, 키토 산 천연 양이온 다 당 류 및 합성 선형 polyethyleneimine (LPEI) 코팅을 사용 하 여 Mg 고갈 및 nuclease 리치 미디어에서 DNA 종이 접기 nanostructures의 보호를 위한 프로토콜 제공 됩니다.

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

DNA 나노 구조의 생물학적 안정화는 표적 약물 전달과 같은 미래의 생체 내 응용 분야에 필수적입니다. 그러나, DNA는 각종 효소에 의해 바디에서 저하됩니다. 여기서 우리는 효소 분해로부터 DNA 나노 구조를 보호하는 코팅 기술을 제시합니다.주요 장점은 우리의 코팅은 이미 살아있는 유기체에서 이미 사용되는 비 독성 화합물을 포함하고 표면의 기능화가 가능하다는 것입니다. 이러한 기능화는 약물 화물 방출을 위한 표적 인식 및 스위치를 위한 분자 센서를 통합하는 것이 중요합니다. 다각화 코팅은 캡슐화된 DNA 종이 접기 구조의 세포 통풍구를 크게 증가시므로 이 방법은 진단 및 치료에서 DNA 오리가미스의 적용을 위한 문을 열 수 있습니다.세포 섭취는 DNA 나노 기술의 잠재적인 유전자 전달 응용 프로그램에도 요구됩니다. 나는 방법이 매우 간단하고 쉽게 마스터 할 수 있다고 생각합니다. 시작하려면 정제 된 DNA 종이 접기의 농도를 측정합니다.UV 분광광광계를 보정하기 위해 빈 칸으로 TB 버퍼의 두 마이크로 리터를 사용합니다. 그리고 260 나노미터에서 DNA 종이 접기 농도를 측정합니다. 그런 다음 원고에 설명된 바와 같이 수식 2를 사용하여 정제된 DNA 종이 접기 용액에서 인산염의 양을 계산합니다.희석을 위해 결핵 버퍼를 사용하여 인산염 의 나노몰 1개를 포함시킴으로써 DNA 종이 접기 구조의 15 마이크로리터를 준비합니다. 13.2 마이크로리터를 TB에 넣고 키토산 1.8 마이크로리터에 넣습니다. 그리고 DNA 종이 접기의 15 마이크로 리터에 키토산 용액의 15 마이크로 리터를 추가하여 8의 N /P 비율로 DNA 종이 접기 키토산 폴리 플렉스를 개발한다.원고에 설명된 것과 같은 계산을 사용하여 다른 N/P 비율의 폴리플렉스를 계속 준비합니다. 2% 아가로즈 젤에 대한 튜브의 80 밀리그램을 준비합니다. 2.5 개의 어금니 마그네슘 염화물 352 마이크로 리터를 추가한 다음 DNA 젤 얼룩 10 마이크로 리터로 미리 얼룩지게하십시오.젤 용액을 드라이 젤 상자에 붓습니다. 젤 전기 전구 빗을 삽입하고 15~30분 동안 실온에서 고형화하십시오. 한편 11 밀리모어 마그네슘 염화 마그네슘으로 실행 버퍼를 보완합니다.각 샘플의 10~20마이크로리터를 6X 로딩 버퍼의 20%와 혼합합니다. 알몸 DNA 종이 접기를 포함하여 아가로즈 젤 우물에 샘플을 적재합니다. 2시간 반에서 3시간 동안 실온에서 70볼트에서 젤을 실행합니다.그런 다음 UV 스캐너를 사용하여 젤을 시각화합니다. DNase I 보호 분석기를 수행하려면 서로 다른 N/P 비율에 비해 각 폴리플렉스의 마이크로리터 4개, 10X DNase I 버퍼의 1.5 마이크로리터, 8개의 TB 마이크로리터, DNase I의 1.5 마이크로리터를 별도의 2 밀리리터 PCR 튜브에 추가합니다. 그런 다음 24 시간 동안 열 순환기에서 섭씨 37도에서 동일한 배양합니다.DNase I를 소화하려면 밀리리터 단백질Ase K당 20 밀리그램의 마이크로리터 2개를 추가하고 열사이클러에서 섭씨 37도에서 30분 동안 배양합니다. 그런 다음, 핵심 DNA 나노 구조를 해명하기 위해 밀리리터 40 킬로달톤 더스톤 황산염당 50 밀리그램의 3.6 마이크로리터를 추가합니다. 그런 다음 이러한 샘플과 신선한 DNA 종이 접기를 대조군으로 사용하여 이전에 설명한 바와 같이 아가로즈 젤 전기 포전을 수행합니다.젤에서 로드된 샘플에 해당하는 대역을 소비한다. DNA 종이 접기를 추출하려면 스퀴즈 동결 추출 열을 사용하고 제조업체의 지침을 따르고 원고에 설명된 바와 같이 부정적인 얼룩 전달 전자 현미경 이미징을 계속하십시오. 정제된 36 나노몰러 HRP-NR의 6.5 마이크로리터를 다양한 농도의 폴리시징 6.5 마이크로리터와 혼합합니다.1, 2, 4, 10 및 20의 N/P 비율로 폴리플렉스를 준비하기 위해 증류수 6.5 마이크로리터를 1, 2, 4, 10 및 20의 N/P 비율에 대응하는 다양한 농도의 폴리케이션6.5 마이크로리터를 혼합하여 빈 그룹을 준비한다. 그런 다음 이러한 준비된 각 솔루션 의 12.5 마이크로리터를 96 웰 플레이트의 별도의 웰에 추가합니다. 그런 다음 각 웰에 72.5 마이크로리터의 HEPES 버퍼를 추가하고 혼합합니다.15 밀리머 ABTS의 마이크로리터 10개, 과산화수소 12마이크로리터 5개를 각 웰에 넣고 위아래로 파이프를 섞어 섞습니다. 마지막으로 멀티 모드 플레이트 판독기를 사용하여 4시간 동안 421 나노미터에서 흡광도를 측정합니다. 겔 지체 분석을 사용하여 폴리플렉스를 분석한 후, 음극을 향한 벌거벗은 나노구조의 변화가 있었는데, 이는 아마도 다각화에 결합할 때 인산염 군의 음전하의 균형을 맞추기 때문이며, 복합체의 크기가 증가했기 때문이다.덱엑스트라황산염과 같은 폴리아니온의 추가량이 첨가되었을 때, 폴리플렉스 형성이 반전되었다. 더 높은 분자량의 Dextran 황산염은 낮은 분자량에 비해 더 효율적인 것으로 나타났다. 음의 얼룩 전염 전자 현미경을 사용하여 폴리플렉스를 분석한 결과, 현미경 사진은 알몸 DNA 종이 접기 나노 구조, 선형 폴리에틸레니민 폴리플렉스, 키토산 폴리플렉스, 알몸 및 보호 된 DNA 종이 접기 의 이미지, 효소 분해 및 세루미를 실시하는 것을 보여 주었다.DNase I의 존재에서, 2 시간 후에, 벌거 벗은 나노 구조는 완전히 소화된 반면, 키토산 캡슐화 된 DNA 종이 접기의 선형 폴리에틸렌민 폴리 플렉스는 밀리리터 DNase I.Linear 폴리에틸레니민 폴리 플렉스가 DNA 나노 구조를 보다 효율적으로 보호하는 동안 그대로 머물렀다. 폴리플렉스의 N/P 비율이 증가하면 DNA 소화가 낮았습니다. 코팅 효소 후, 또는 더 기능화 된 DNA 종이 접기 후, 변이체 N /P 비율로 선형 폴리에틸렌성 폴리 플렉스 및 키토산을 사용하여 효소 활성에 대한 놀라운 간섭이 관찰되지 않았습니다.한편, HRP 효소의 운동은 DNA 종이 접기에 결합한 후 극적으로 변화하였다. 잘 정제 된 DNA 종이 접기 구조로 시작하는 것이 중요합니다. 다변화에도 결합할 수 있는 안정형 가닥이 존재합니다.그들은 DNA 종이 접기 폴리 플렉스에서 분리하기 어렵다. 우리의 코팅 분자는 또한 유전자 치료 응용 프로그램에서 사용됩니다. 이것은 DNA 나노 구조가 살아있는 유기체의 게놈을 바꾸기 위하여 미래에 이용될 수 있다는 것을 의미합니다.아가로즈 젤 염색의 경우, 일반적으로 분자는 DNA를 교제하고 잠재적으로 돌연변이작용을 하는 데 사용됩니다. DNA를 염색할 때 실험실의 안전 지침을 따르십시오.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

종이 접기 고취 패턴 및 재구성 입자의 자기 조립

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

연구

화학

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

디 블록 공중 합체의 초분자에서 Gyroid 니켈 나노 구조

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

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

DNA 접기에서 바이오 응답 로봇의 폴딩 및 특성화

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

단일 가닥 DNA 타일에서 단지 두 차원 모양의 자기 조립 (self-assembly)

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

DNA 종이 접기 분석 및 실험에 대한 운모와 실리콘 기판의 제조

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

Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

Nanodiamonds 및은 나노 입자의 그것의 감소의 바이오 영감 Polydopamine 표면 수정

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a ...

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

안정적인 DNA 모티프, 1d와 2D Nanostructures 작은 원형 DNA 분자에서 건설

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

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

DNA 종이 접기 서식 파일을 사용 하 여 키 랄 Plasmonic Metamolecules로 금 Nanorods의 조립

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

DNA Origami-Mediated Substrate Nanopatterning of Inorganic Structures for Sensing Applications

감지 응용 을 위한 무기 구조물의 DNA 종이접기 중재기 나노patterning

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA ...

Single-Molecule SERS Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas

Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas

Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas (Video) | JoVE 

플라즈몬 DNA 종이접기 나노안테나로 구현되는 단일 분자 표면 강화 라만 산란 측정

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has the capability to detect single molecules for which high field enhancement is required. Single-molecule (SM) ...