Name: self-assembly of gamma-modified peptide nucleic acids into complex nanostructures in organic solvent mixtures
Uploaded: 2020-06-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل منحة المؤسسة الوطنية للعلوم 1739308، منحة NSF CAREER 1944130 ومن قبل مكتب القوات الجوية لأبحاث العلوم رقم FA9550-18-1-0199. وكانت تسلسل γPNA هدية سخية من الدكتور Tumul Srivastava من إصلاح الجينات تروكود ، وشركة نود أن نشكر الدكتور إريك وينفري والدكتور ريزال هاريادي لمحادثاتهم المفيدة حول رمز أداة تصميم الحمض النووي MATLAB. ونود أيضا أن نشكر جوزيف سهان، مارا سوليفان ومركز التصوير البيولوجي على مساعدتهم في جمع بيانات TEM.

1. تصميم تسلسل γPNA
<ol><li>تحميل أداة تصميم الحمض النووي22 التي وضعتها مختبر Winfree في Caltech23 في المجلد الذي يحتوي على البرامج النصية لبرمجة تصميم تسلسلات.</li>
	<li>ضمن مجلد تصميم التسلسل هذا، افتح لغة برمجة من الجيل الرابع متوافقة مع ملحق الملف ".m"، ثم أضف المجلد "DNAdesign" الذي ?...

<ol>
	<li>Fu, T. J., 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>Shih, W., Quispe, J., Joyce, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+1.7-kilobase+single-stranded+DNA+that+folds+into+a+nanoscale+octahedron.">A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron.</a> Nature. 427 (6975), 618-621 (2004).</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>He, 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=Hierarchical+self-assembly+of+DNA+into+symmetric+supramolecular+polyhedra.">Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra.</a> Nature. 452 (7184), 198-201 (2008).</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>Andersen, E. S., 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=Self-assembly+of+a+nanoscale+DNA+box+with+a+controllable+lid.">Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid.</a> Nature. 459 (7243), 73-76 (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>Han, D., 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+origami+with+complex+curvatures+in+three-dimensional+space.">DNA origami with complex curvatures in three-dimensional space.</a> Science. 332 (6024), 342-346 (2011).</li><li>Liu, Y., Kumar, S., Taylor, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mix-and-match+nanobiosensor+design:+Logical+and+spa421+tial+programming+of+biosensors+using+self-assembled+DNA+nanostructures.">Mix-and-match nanobiosensor design: Logical and spa421 tial programming of biosensors using self-assembled DNA nanostructures.</a> WIREs Nanomedicne Nanobiotechnology. 10, 1518 (2018).</li><li>Chworos, A., 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=Building+programmable+jigsaw+puzzles+with+RNA.">Building programmable jigsaw puzzles with RNA.</a> Science. 306 (5704), 2068-2072 (2004).</li><li>Delebecque, C. J., Lindner, A. B., Silver, P. A., Aldaye, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+intracellular+reactions+with+rationally+designed+RNA+assemblies.">Organization of intracellular reactions with rationally designed RNA assemblies.</a> Science. 333 (6041), 470-474 (2011).</li><li>Wang, X., Lim, H. J., Son, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+denaturation+and+renaturation+of+DNA+for+DNA+hybridization.">Characterization of denaturation and renaturation of DNA for DNA hybridization.</a> Environmental health and toxicology. 29, 2014007 (2014).</li><li>Bonner, G., Klibanov, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+stability+of+DNA+in+nonaqueous+solvents.">Structural stability of DNA in nonaqueous solvents.</a> Biotechnology and Bioengineering. 68, 339 (2000).</li><li>Kumar, S., Pearse, A., Liu, Y., Taylor, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modular+self-assembly+of+gamma-modified+peptide+nucleic+acids+in+organic+solvent+mixtures.">Modular self-assembly of gamma-modified peptide nucleic acids in organic solvent mixtures.</a> Nature Communications. 11 (1), 1-10 (2020).</li><li>Barluenga, S., Winssinger, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PNA+as+a+biosupramolecular+tag+for+programmable+assemblies+and+reactions.">PNA as a biosupramolecular tag for programmable assemblies and reactions.</a> Accounts of chemical research. 48, 1319-1331 (2015).</li><li>Berger, O., Gazit, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+self-assembly+using+peptide+nucleic+acids.">Molecular self-assembly using peptide nucleic acids.</a> Peptide Science. 108, 22930 (2017).</li><li>Rothemund, P. W., 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=Design+and+characterization+of+programmable+DNA+nanotubes.">Design and characterization of programmable DNA nanotubes.</a> Journal of American Chemical Society. 126, 16344-16352 (2004).</li><li>Yin, 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=Programming+DNA+tube+circumferences.">Programming DNA tube circumferences.</a> Science. 321, 824-826 (2008).</li><li>Yang, 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=Self-assembly+of+DNA+rings+from+scaffold-free+DNA+tiles.">Self-assembly of DNA rings from scaffold-free DNA tiles.</a> Nano Letters. 13, 1862-1866 (2013).</li><li>Sahu, B., 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=Synthesis+and+characterization+of+conformationally+preorganized,+(R)-diethylene+glycol-containing+-peptide+nucleic+acids+with+superior+hybridization+properties+and+water+solubility.">Synthesis and characterization of conformationally preorganized, (R)-diethylene glycol-containing -peptide nucleic acids with superior hybridization properties and water solubility.</a> Journal of Organic Chemisty. 76, 5614-5627 (2011).</li><li>Dirks, R. M., Lin, M., Winfree, E., Pierce, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paradigms+for+computational+nucleic+acid+design.">Paradigms for computational nucleic acid design.</a> Nucleic Acids Research. 32 (4), 1392-1403 (2004).</li><li>Sen, A., Nielsen, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+stability+of+peptide+nucleic+acid+duplexes+in+the+presence+of+organic+solvents.">On the stability of peptide nucleic acid duplexes in the presence of organic solvents.</a> Nucleic Acids Research. 35, 3367-3374 (2007).</li><li>Yang, Z., Williams, D., Russell, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+protein-containing+polymers+in+organic+solvents.">Synthesis of protein-containing polymers in organic solvents.</a> Biotechnology and Bioengineering. 45, 10-17 (1995).</li><li>Coin, I., Beyermann, M., Bienert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+peptide+synthesis:+from+standard+procedures+to+the+synthesis+of+difficult+sequences.">Solid-phase peptide synthesis: from standard procedures to the synthesis of difficult sequences.</a> Nature Protocols. 2, 3247 (2007).</li></ol>

تركز هذه المقالة على تكييف وتحسين بروتوكولات النانو الموجودة في مجال تكنولوجيا النانو من حمض النووي نحو مخاليط المذيبات العضوية. تركز الطرق الموضحة هنا على التعديلات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ضمن مساحة تجريبية محددة لمذيبات عضوية عضوية قطبية مختارة. هناك حتى الآن إمكانات غير مستكشفة لب...

البناء الناجح للعديد من الهياكل النانوية المعقدة1،2،3،4،5،6،7،8،9،10،11،12 في وسائل الإعلام المائية أو رطب بشكل كبير باستخدام الأحماض النووية التي تحدث بشكل طبيعي مثل الحمض النووي1،2،3،4،5،6،7،8،9،10 و RNA11،وقد تم عرض12 في الأعمال السابقة. ومع ذلك، الأحماض النووية التي تحدث بشكل طبيعي تخضع للتغيرات التكونية الزللية المزدوجة أو قد خفضت الاستقرارات الحرارية في مخاليط المذيبات العضوية13،14.
في السابق، وقد أبلغ مختبرنا طريقة نحو بناء ألياف نانوية 3-فليكس باستخدام غاما موقف حمض نووي اصطناعية معدلة يحاكي يسمى الأحماض النووية غاما الببتيد (γPNA)15 (الشكل 1A). وقد نوقشت الحاجة لمثل هذا التطور والتطبيقات المحتملة من الحمض النووي الاصطناعية محاكاة السلطة الوطنية الفلسطينية داخل مجال16,17. لقد أظهرنا، من خلال التكيف من البلاط واحد الذين تقطعت بهم السبل (SST) استراتيجية المقدمة لل DNA nanostructures18،19،20، أن 9 متميزة بالتسلسل γPNA oligomers يمكن تصميمها لتشكيل 3-ألياف نانوية الحلزونية في مختارة من خليط المذيبات العضوية القطبية aprotic مثل DMSO وDMF. وقد تم طلب أوليجومر γPNA تجاريا مع تعديلات من (R)-دي إيثيلين جلايكول (ميني-PEG) في ثلاثة مواقع γ (1, 4 و 8 مراكز قاعدة) على طول كل 12 قاعدة oligomer استنادا إلى الأساليب التي نشرتها Sahu وآخرون. 21 تسبب هذه التعديلات غاما قبل المنظمة الهليلية التي ترتبط مع تقارب الربط العالي والاستقرار الحراري من γPNA نسبة إلى السلطة الوطنية الفلسطينية غير المعدلة.
هذه المادة هو التكيف من عملنا المبلغ عنها التي نقوم بالتحقيق في آثار حل المذيبات واستبدالها مع الحمض النووي على تشكيل نانو15أساسها γPNA . والهدف من هذه المادة هو تقديم أوصاف مفصلة للتصميم وكذلك بروتوكولات مفصلة لأساليب المذيبات التي تم تكييفها التي تم تطويرها للتجميع الذاتي وتوصيف γPNA nanofiber. وهكذا، فإننا نقدم أولا استراتيجية SST وحدات، منصة عامة لتصميم نانوتكني باستخدام الحمض النووي الاصطناعية تقليد السلطة الوطنية الفلسطينية.
وقد تم الإبلاغ عن الملعب الهليلة لدوبلوجات السلطة الوطنية الفلسطينية لتكون 18 قواعد في بدوره بالمقارنة مع دوبليكس الحمض النووي، والتي تخضع لدور واحد لكل 10.5 قواعد(الشكل 1B). لذلك، تم تعيين نطاق طول SSTs γPNA المُظهر في 6 قواعد لاستيعاب ثلث دورة كاملة أو 120 درجة من الدوران لتمكين التفاعل بين ثلاث هثيات ثلاثية. أيضا ، على عكس الزخارف SST السابقة ، كل SST يحتوي على مجالات فقط 2 ، وخلق فعال 1 الأبعاد الشريط مثل هيكل يلتف لتشكيل حزمة ثلاثية الحلزون(الشكل 1C). كل 12 قاعدة γPNA oligomer هي غاما معدلة في 1، 4 و 8 مواقف لضمان توزيع متباعدة بشكل موحد من مجموعات صغيرة PEG عبر عزر SST الشاملة. بالإضافة إلى ذلك، داخل عزر، وهناك نوعان من oligomers: "متجاورة" فروع التي توجد على حلزون واحد والهلولب تمتد "كروس" فروع(الشكل 1D). وبالإضافة إلى ذلك، يتم وضع علامة على oligomers P8 و P6 مع Cy3 الفلورسنت (النجم الأخضر) و biotin (بيضاوي أصفر)، على التوالي (الشكل 1D)، لتمكين الكشف عن تشكيل الهيكل باستخدام المجهر الفلوري. بالإجمال، يتكون عزر SST من 9 oligomers مجموع لتمكين تشكيل 3-الحلزون الألياف النانوية من خلال التكامل المبرمج لكل مجال على حدة إلى المجال المقابلة على oligomer المجاورة (الشكل 1E).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#947;PNA strands/oligomers</td>
			<td>Trucode Gene Repair Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Section 2.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Varian Cary 300</td>
			<td>Section 3.1.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz cuvettes</td>
			<td>Starna</td>
			<td>29-Q-10</td>
			<td>Section 3.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal cycler</td>
			<td>Bio Rad</td>
			<td>C1000 touch</td>
			<td>Section 4.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.2 mL PCR tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53509-304</td>
			<td>Section 4.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous DMF</td>
			<td>VWR</td>
			<td>EM-DX1727-6</td>
			<td>Section 4.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous DMSO</td>
			<td>VWR</td>
			<td>EM-MX1457-6</td>
			<td>Section 4.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous 1,4-Dioxane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC615121000</td>
			<td>Section 4.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10X Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>75800-994</td>
			<td>Section 3.1.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89085-399</td>
			<td>Section 5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass cover slips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48382-126</td>
			<td>Section 5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2% Collodion in Amyl Acetate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9817</td>
			<td>Section 5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoamyl Acetate</td>
			<td>VWR</td>
			<td>200001-180</td>
			<td>Section 5.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotinylated Bovine Serum Albumin (Biotin-BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A8549</td>
			<td>Section 5.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A2153</td>
			<td>Section 5.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>189730</td>
			<td>Section 5.5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trolox</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>238813</td>
			<td>Section 5.7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Total Internal Reflection Fluorescence microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Nikon Ti2-E</td>
			<td>Section 5.8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmission Electron Microscope</td>
			<td>Joel</td>
			<td>JEM 1011</td>
			<td>Section 6.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td>Dumont</td>
			<td>0203-N5AC-PO</td>
			<td>Section 6.3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl Acetate</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>22400</td>
			<td>Section 6.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formvar, 300 mesh, Copper grids</td>
			<td>Ted Pella Inc.</td>
			<td>1701-F</td>
			<td>Section 6.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formvar-Silicon monoxide Type A, 300 mesh, Copper grids</td>
			<td>Ted Pella Inc.</td>
			<td>1829</td>
			<td>Section 6.2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA oligomers/strands</td>
			<td>IDT</td>
			<td></td>
			<td>Section 7.1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Dodecyl Sulphate (SDS)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97064-860</td>
			<td>Section 8.1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

self-assembly of gamma-modified peptide nucleic acids into complex nanostructures in organic solvent mixtures

الاستراتيجيات الحالية في الحمض النووي والRNA nanotechnology تمكين التجميع الذاتي لمجموعة متنوعة من الهياكل النانوية حمض النووي في وسائل الإعلام المائية أو رطبة بشكل كبير. في هذه المقالة، ونحن وصف البروتوكولات التفصيلية التي تمكن من بناء بنيات الألياف النانوية في مخاليط المذيبات العضوية من خلال التجميع الذاتي من فريد من نوعه، واحدة تقطعت بهم السبل، وحامض نوبيتيد غاما المعدلة (γPNA) البلاط. كل البلاط واحد الذين تقطعت بهم السبل (SST) هو 12 قاعدة oligomer γPNA تتألف من اثنين من المجالات وحدات متسلسلة من 6 قواعد لكل منهما. يمكن ربط كل مجال إلى مجال تكميلي متبادل موجود على فروع مجاورة باستخدام التكامل المبرمج لتشكيل ألياف النانو التي يمكن أن تنمو إلى ميكرون في الطول. يتكون عزر SST من 9 أزروميات إجمالية لتمكين تشكيل ألياف نانوية 3 فليكس. وعلى النقيض من الهياكل النانوية المماثلة للحمض النووي، والتي تشكل هياكل أحادية القطر، تشكل أنظمة γPNA هذه ألياف نانوية تجمع على طول عرضها أثناء التجميع الذاتي في مخاليط المذيبات العضوية. ولذلك، تشمل بروتوكولات التجميع الذاتي الموصوفة هنا أيضاً مادة سطحية تقليدية، هي دوديسيل كبريتات الصوديوم (SDS)، للحد من تأثيرات التجميع.

تصف البروتوكولات التي تمت مناقشتها في الأقسام أعلاه تصميم شعار SST مقتبس من ألياف نانوية للحمض النووي للجيل القوي من هياكل الألياف النانوية المجمعة ذاتيًا باستخدام oligomers متعددة ومتميزة. يصف هذا القسم تفسير البيانات التي تم الحصول عليها من الاستجمام الناجح للبروتوكولات الموصوفة.
<p class="jov...

Watch this Scientific Journal Video about Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures at JoVE.com

Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures

توفر هذه المقالة بروتوكولات لتصميم وتجميع الهياكل النانوية من oligomers حمض الببتيد النوى المعدل بأشعة غاما في مخاليط المذيبات العضوية.

التجميع الذاتي للأحماض الببتيد النيوية المعدلة بأشعة غاما في الهياكل النانوية المعقدة في مخاليط المذيبات العضوية

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated ...

يصف هذا البروتوكول الجديد استخدام تسلسلات متعددة متميزة من الحمض النووي الاصطناعية تحاكي غاما السلطة الوطنية الفلسطينية لتشكيل الهياكل النانوية في مخاليط المذيبات العضوية محددة. وتبين عمليات الفحص الموصوفة هنا الحاجة إلى تكييف بروتوكولات النانو الموجودة في مجال تكنولوجيا الحمض النووي نحو المذيبات العضوية حيث لم يتم نشر بروتوكولات تذكر. الممارسين الجدد لهذه التقنية قد تجد صعوبة في التكيف مع البروتوكولات القائمة وضعت لبيئات غنية مائي في بيئات العضوية الغنية بالمذيبات بسبب ميل السلطة الوطنية الفلسطينية للمواد النانوية لتجميع.تبدأ من خلال إعداد مخزونات السلطة الوطنية الفلسطينية غاما. بعد الحصول على خيوط منقيّة من فئة HPLC من شركة تصنيع تجارية، قم بإعادة تركيز كل خصلة في المياه غير المتينة إلى 300 تركيزات ميكرومولار. تخزين PNAs غاما في ناقص 20 درجة مئوية لمدة تصل إلى عدة أشهر.عندما تكون جاهزة لأداء التجميع الذاتي، وإعداد عينات دفعة مناجل في 75٪ DMSO، 75٪ DMF، و 40٪ 1، 4-dioxane. أولاً، إعداد 20 من الأرصدة الفرعية الدقيقة من كل 10 ميكروجيرات عن طريق إعادة 0.67 ميكرولترات من المخزون الرئيسي وإضافة المياه الأيونية لحجم نهائي من 10 ميكرولترات. إضافة ميكرولتر واحد من كل oligomer من 20 submolar substocks إلى 200 ميكرولتر PCR أنبوب، والتي سوف تأتي إلى حجم إجمالي قدره تسعة ميكرولترات لتسعة oligomers.إضافة 30 ميكرولترات من DMSO أو DMF اللامائية مع ميكرولتر واحد إضافي من المياه ديوند لحجم النهائي من 40 ميكرولترات. لإعداد 40٪ 1، 4-الديوكسيان دفعة، إضافة 16 ميكرولترات من 1، 4-الديوكسيان وتقديم وحدة التخزين إلى 40 ميكرولترات مع المياه الأيونية. عينات الـ(آنال) لمدة 22.5 ساعة في دورة حرارية تبرد من 90 إلى 20 درجة مئوية.عادة، ذوبان درجات الحرارة التي تم الحصول عليها لاثنين من القلة وثلاثة oligomer غاما السلطة الوطنية الفلسطينية فرعية تقع في حدود 40 إلى 70 درجة مئوية لظروف المذيبات المختلفة. برمج دورة حرارية وفقا لاتجاهات المخطوطات. وبمجرد اكتمال التلاهم، يمكن تخزين العينات عند أربع درجات مئوية لمدة 12 إلى 24 ساعة قبل التوصيف.جعل غرفة الرطوبة من مربع نصائح ماصة فارغة عن طريق ملء مربع مع ما يقرب من خمسة ملليلتر من الماء. إعداد تخفيف 20 أضعاف من 2٪ coll المتاحة تجاريا في خلات اميل مع مذيبات الأسيات ايزوميل لإنشاء حل nitrocellulose. استخدام ملاقط لتراجع غطاء في حل النيتروسليلوز والسماح لها لتجف الهواء، ثم جعل غرفة تدفق من شريحة المجهر، واثنين من أشرطة الشريط على الوجهين، وأغطية النيتروسليلوز المغلفة.إعداد محلول BSA البيوتين عن طريق وزنها ملليغرام واحد من البيوتين BSA وحلها في ملليلتر واحد من برنامج تلفزيوني. Pipette 15 ميكرولترات من BSA الحيوية في قناة تدفق في زاوية واحتضان لمدة دقيقتين إلى أربع دقائق في درجة حرارة الغرفة في غرفة مرطب. ضربة 15 ميكرولترات من العازلة الغسيل، والتي تتكون من ملليغرام واحد من BSA في ملليلتر واحد من برنامج تلفزيوني، في القناة لغسل الزائدة البيوتين BSA، ثم تزدجم السطح عن طريق احتضان قناة تدفق لمدة دقيقتين إلى أربع دقائق في غرفة مرطبة.قياس 0.5 ملليغرام من streptavidin ومليغرام واحد من BSA، ثم حل كليهما في ملليلتر واحد من برنامج تلفزيوني. Pipette 15 ميكرولترات من محلول streptavidin في قناة التدفق ووضعها في غرفة مرطب لمدة دقيقتين إلى أربع دقائق وغسل القناة عن طريق تدفق 15 ميكرولترات من عازلة الغسيل. بعد ذلك ، تدفق 15 ميكرولترات من دفعة من oligomers غاما PNA في غرفة مرطب ، ثم غسل الهياكل النانوية غير منضمة من خلال تدفق 15 ميكرومترات من Trolox ملليمولار واحد في نفس تكوين المذيبات مثل الهياكل النانوية.نقل قناة التدفق إلى حامل الشريحة وصورتها مع مجهر الفلوريسكين مجهزة التصوير TIRF، هدف غمر النفط 60X، ومكبر 1.5X. مسح قناة تدفق إما في 60 أو 90X التكبير أثناء مراقبة قناة Cy3. إعداد 20 و 6٪ SDS الأسهم وفقا لاتجاهات المخطوطات، ثم الحنع أشعة غاما PNA oligomers بإضافة ميكرولتر واحد من كل 20 القلة الدقيقة إلى 200 ميكرولتر PCR أنبوب.إضافة 30 ميكرولترات من DMSO اللامائية وميكر واحد من 6٪ أو 20٪ SDS إلى أنابيب PCR لحجم النهائي من 40 ميكرولترات، والتي سوف تؤدي إلى تركيز SDS النهائي من 5.25 أو 17.5 ملليمولار على التوالي. الينغال PNAs غاما في الدراجات الحرارية كما سبق وصفه. تميز البنية النانوية لـ GAMMA PNA في وجود SDS باستخدام بروتوكول TIRF أو TEM.أظهر تصوير TIRF لـ oligomers من نوع غاما PNA المُحند في 75٪ DMSO أبنية منظمة تنظيمًا جيدًا بينما أدى التلوي في 75٪ DMF إلى هياكل نانوية على شكل حار أو تشبه الإبر. أنتجت حالة 40٪1، 4-dioxane زخرفة متناثرة من الهياكل النانوية الخيطية. وعلاوة على ذلك، أظهرت عينات من الأنابيب النانوية غاما PNA تشكلت في 75٪ DMSO تجميع الألياف النانوية في التكبير عالية أو قرارات nanoscopic خلال التصوير TEM.وأظهر التحليل الكمي لعرض الهياكل النانوية أن متوسط عرضها 16.3 نانومتر مع قيم قصوى تتجاوز 80 نانومتر. شكلت أوليجومات الحمض النووي النمائية التي حلت محل الحمض النووي غاما المتجاور هياكل خيوطية مستقيمة في حين أن استبدال الأحماض النووية جاما كروس يؤدي إلى هياكل ممتازة. وكان متوسط عرض الهياكل النانوية التي تم استبدالها بأليجومرات الحمض النووي المتجاورة حوالي 19 نانومتر.في تركيزات SDS عالية، تعتمد ألياف النانو غاما PNA أيضًا ألياف مورفولولوجيا شبكية للغاية مقارنةً بتركيزات micelle الحرجة عند النظر إليها باستخدام تصوير TIRF. يشير التصوير TEM إلى أن تجميع جاما السلطة الوطنية الفلسطينية في 5.25 ملليمولار SDS لديه أكبر تخفيضات كبيرة في تجميع الهيكلية. عند محاولة هذا البروتوكول، من المهم أن نتذكر للحفاظ على تكوينات المذيبات كما ذكر بسبب ميل الهياكل النانوية إلى التجميع.هذه الأساليب تشجع الممارسين على متابعة سبل أخرى غير مستكشفة من مختلف تركيبات المذيبات، السطحي، وغيرها من الهياكل النانوية DNA السلطة الوطنية.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

تصنيع أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية الدنا للكشف Reagentless من الأحماض النووية والبروتينات والجزيئات الصغيرة

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

توجه الخلوي الذاتي الجمعية الى افتعال خواتم نسيج الخلايا المستمدة من النشاط الحيوي لتحليل وهندسة الأنسجة

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

الصلبة مرحلة تجميع Submonomer من البوليمرات Peptoid واحترامهن الجمعية ، في الارتحال التي تأمر Nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

On-chip Isotachophoresis for Separation of Ions and Purification of Nucleic Acids

على رقاقة Isotachophoresis للفصل بين الأيونات والتنقية من الأحماض النووية

Electrokinetic techniques are a staple of microscale applications because of their unique ability to perform a variety of fluidic and electrophoretic ...

Continuously-stirred Anaerobic Digester to Convert Organic Wastes into Biogas: System Setup and Basic Operation

باستمرار، أثار الهاضم اللاهوائي لتحويل النفايات العضوية إلى الغاز الحيوي: إعداد النظام الأساسي وعملية

Anaerobic digestion (AD) is a bioprocess that is commonly used to convert complex organic wastes into a useful biogas with methane as the energy carrier ...

An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart

عن طريق الحقن ومحملة المخدرات Supramolecular هيدروجيل لحقن القسطرة المحلي في قلب خنزير

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

غشاء حيوي تلفيق من المذيبات بمساعدة الدهون طبقة ثنائية (SALB) طريقة

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Polyelectrolyte Complex for Heparin Binding Domain Osteogenic Growth Factor Delivery

مجمع متضاعف الكتروليتي للهيبارين ربط تسليم عظمية عامل نمو المجال

During reconstructive bone surgeries, supraphysiological amounts of growth factors are empirically loaded onto scaffolds to promote successful bone ...

Wet Chemistry and Peptide Immobilization on Polytetrafluoroethylene for Improved Cell-adhesion

الرطب الكيمياء والببتيد الشلل على تترافلوروإيثيلين لتحسين خلية التصاق

Endowing materials surface with cell-adhesive properties is a common strategy in biomaterial research and tissue engineering. This is particularly ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

اختﻻق الهلاميات المائية ثيرموريسبونسيفي القابلة للتحلل في جداول طول متعددة عن طريق رد الفعل البثق، ميكروفلويديكس، التجميع الذاتي، واليكتروسبينينج

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...