Zelf-assemblage van Complex Tweedimensionaal Vormen van enkelstrengs DNA Tiles

Vorige nucleïnezuur zelf-assemblage ^1-25 heeft geresulteerd in de bouw van een verscheidenheid aan complexe structuren, met inbegrip van DNA ^{2 – 5,8,10 – 13,17,23} of RNA ^7,22 periodieke ^{3,4,7, 22} en algoritmische ⁵ tweedimensionale roosters, linten ^10,12 en buizen ^4,12,13, 3D kristallen ^17, veelvlakken ¹¹ en eindige, 2D-vormen ^7,8. Een bijzonder effectieve methode is de steigers DNA-origami, waarbij een enkele steiger streng wordt gevouwen door vele korte extra nietje strengen om een complexe vorm ^9,14 vormen ^{– 16,18 – 21,25.}

We hebben onlangs melding van een methode voor het construeren van discrete nanostructuren met voorgeschreven 2D-vormen met behulp van enkelstrengs tegels (SST), en toonde structuren met complexiteit vergelijkbaar met DNA-origami ^26. Dit article is een aanpassing van onze eerdere werk ²⁶ en beschrijft gedetailleerd protocollen voor het regelen van individueel adresseerbare SST in geavanceerde eindige 2D vormen met precies voorgeschreven afmetingen (breedte en lengte) en morfologie. Een belangrijk voordeel van de SST-methode is de modulariteit. Elk onderdeel SST van een structuur dient als een modulaire constructie-eenheid in de gemeente, en de verschillende subgroepen van deze SST produceren verschillende vormen. Zo hebben we een algemeen platform om nanostructuren met voorgeschreven maten en vormen van korte, synthetische DNA-strengen te bouwen.

SST bevatten vier domeinen, elk 10 of 11 nucleotiden lang (Figuur 1A). De SST binden zodanig dat hun parallelle spiralen creëren van een DNA-rooster bij elkaar gehouden door crossover verbanden. Elk crossover fosfaat tussen domeinen 2 en 3. De fosfaat kunstmatig gestrekt in de diagrammen voor visuele helderheid. De viaducten zijn verdeeld twee spiraalvormige bochten (21 basen) uit elkaar (<strong> Figuur 1B). De samengestelde rechthoeken worden door de afmetingen van het aantal helices en schroeflijnvormige windingen bedoeld. Bijvoorbeeld, een rechthoek die zes helices breed en acht spiraalvormige blijkt lang wordt genoemd een 6H x 8T rechthoek. SST kan worden weggelaten, toegevoegd of anderszins herschikt om structuren van willekeurige vormen en maten (figuur 1C) te creëren. Zo kan een rechthoekig ontwerp in een buis worden gerold met een gewenste lengte en radius (figuur 1D).

Alternatief kan de rechthoekige SST rooster worden beschouwd als een moleculaire canvas uit SST pixels, elk 3 nm van 7 nm. In dit onderzoek gebruiken we een moleculaire doek van 310 full-length interne SST, 24 full-length SSTs waaruit de linker en rechter grenzen en 28 halflange SSTs die de bovenste en onderste grenzen. Het doek heeft 24 dubbele helices verbonden door viaducten en elke helix bevat 28 spiraalvormige bochten (294 basen) en wordt daarom aangeduid alseen 24U × 28T rechthoekige canvas. De 24H x 28T canvas een molecuulgewicht vergelijkbaar met die van een DNA origami structuur samengesteld uit een M13-faag scaffold.