Pliant et caractérisation d'un Robot Bio-sensible de l'ADN Origami

Les utilisations pour les acides nucléiques nanotechnologies sont étonnants. La traçabilité de l'appariement de bases de Watson-Crick ainsi que la facilité et à faible coût relatif de la synthèse à grande échelle d'oligos-mesure ² a généré une explosion des applications ³ et la recherche dans le domaine de la nanotechnologie de l'ADN. Nanotechnologie d'ADN structurale, sur la base de la jonction ^4,5 Seeman immobile comme un bloc de construction fondamental se sert de l'ADN en tant qu'unité primaire auto-assemblage pour la construction de formes arbitraires ^6-8.

Le développement récent de l'ADN origami échafaudage ⁹ technique permet la construction de 2D / 3D nano-architectures complexes ^10-12 avec une précision sub-nanométrique et est une voie efficace pour la construction de nouveaux objets fonctionnels avec l'augmentation de la complexité et de la diversité étonnante. Le processus de construction est basée sur un ADN simple brin long échafaudage, généralement dérivé d'un génome virale, qui peut être pliée par l'hybridation de centaines de courts oligonucleotides d'ADN simple brin appelé agrafes. La résolution structurel élevé obtenu par cette technique est le résultat direct des dimensions naturelles de la double hélice d'ADN, tandis que la reproductibilité de la fabrication est le résultat d'adapter les courtes séquences de base simple brin pour faciliter la liaison hydrogène complémentarité maximale réalisable. Avec l'utilisation d'un recuit lent de la température de rampe la plus faible d'énergie conçu, thermodynamiquement préféré nanostructure est atteinte avec des rendements élevés et de fidélité. La mise en œuvre facile des règles de conception de jonction dans un code informatique a permis le développement d'outils de CAO, tels que caDNAno ^13, qui simplifie extrêmement la tâche de concevoir de grandes structures complexes contenant des centaines de jonctions connectés.

Auparavant, nous avons décrit la conception d'un nanorobot d'ADN à l'aide de l'outil ^14,15 caDNAno. Ici, nous décrivons la fabrication etvisualisation, par microscopie électronique à transmission (MET), de l'nanorobot, un nanodispositif hexagonale creuse 3D, avec des dimensions de 35 x 35 x 50 nm ^3, conçu pour subir un changement conformationnel majeur en réponse à un stimuli prédéterminés et marchandises spécifiques présents, tels comme des protéines ou des oligonucléotides d'acide nucléique, piégé à l'intérieur. Bien que 12 stations de chargement sont disponibles à l'intérieur du châssis creux, le nombre réel de cargaison lié est différente de la taille de la cargaison. Molécules cargo vont de petites molécules d'ADN à des enzymes, des anticorps et des nanoparticules d'or 5-10 nm. Cargocan être soit uniforme ou hétérogène, de telle sorte que chaque nanorobot contient un mélange de molécules différentes. Détection est réalisée par deux double hélice conception de portes de verrouillage pour détecter protéines, acides nucléiques ou d'autres produits chimiques, basée soit sur ​​aptasensor ^16,17 ou ¹⁸ brin d'ADN déplacement technologies. Les développements récents dans les protocoles de sélection des aptamères ^19-21 permettent la conception de nanorobots répondreà une gamme de plus en plus des molécules et des types de cellules.

Des travaux antérieurs ont montré un nanorobot portant un anticorps spécifique, qui lors de la liaison à son antigène peut relayer soit un inhibiteur ou un signal prolifique à l'intérieur de types de cellules spécifiques dans une population de cellules mixtes ^15. Une caractéristique intéressante de ces nano est leur capacité à effectuer des tâches encore plus complexe et logique de commande avec l'introduction de différents sous-types de nanorobots dans une seule population. Récemment, nous avons démontré sous-types spécifiques de nanorobots spectacle soit comme des régulateurs positifs ou négatifs, de contrôler une population effecteur contenant une molécule cargo actif ^22.

Le protocole présenté ici décrit la fabrication, la purification et l'imagerie d'un nanorobot fermée, avec des séquences de sonde de aptamère qui se lient sélectivement au PDGF pour faciliter l'ouverture de la nanorobot ^15,22. Le procédé de fabrication décrit est similaire au nprocessus de fabrication de anorobot initialement représenté par Douglas et al. ¹⁵ avec des changements visant à réduire la durée globale du processus, tout en augmentant les taux de rendement et de purification.