Auto-assemblage de formes bidimensionnelles complexes de l'ADN simple brin Tuiles

Acide nucléique précédent travail d'auto-assemblage ^1-25 a conduit à la construction réussie d'une variété de structures complexes, y compris l'ADN ^{2 – 5,8,10 – 13,17,23} ou d'ARN ^{7,22 3,4,7 périodique, 22} et algorithmique ⁵ bidimensionnelles treillis, rubans ^10,12 et tubes ^4,12,13, cristaux 3D ^{17, 11} et polyèdres finis, formes 2D ^7,8. Une méthode particulièrement efficace est échafaudée l'ADN origami, par lequel un seul brin d'échafaudage est plié par de nombreux courts brins de base auxiliaires pour former une forme complexe ^{9,14 – 16,18 – 21,25.}

Nous avons récemment rapporté une méthode pour construire des nanostructures discrètes avec des formes 2D prescrites en utilisant les tuiles simple brin (SST), et démontré la complexité des structures comparables à l'ADN origami ^26. Cette article est une adaptation de notre travail antérieur ²⁶ et décrit des protocoles détaillés pour organiser SST adressables individuellement dans des formes 2D finis sophistiqués avec des dimensions précisément prescrites (largeurs et longueurs) et morphologies. Un avantage clé de la méthode SST est sa modularité. Chaque SST composant d'une structure sert d'unité de construction modulaire dans l'assemblée, et les différents sous-ensembles de ces SST produire des formes distinctes. Ainsi, nous avons créé une plate-forme générale pour construire des nanostructures avec des tailles et des formes prescrites à partir de courts brins d'ADN synthétiques.

SST contiennent quatre domaines, chacun 10 ou 11 nucléotides de long (figure 1A). Les SST lient de telle sorte que leurs hélices parallèles créent un réseau d'ADN maintenus ensemble par des liens croisés. Chaque croisement est le phosphate entre les domaines 2 et 3. Le phosphate est étiré artificiellement dans les schémas pour la clarté visuelle. Les croisements sont espacés deux spires hélicoïdales (21 bases) d'intervalle (<strong> Figure 1B). Les rectangles composites sont désignés par leurs dimensions dans le nombre d'hélices et les spires hélicoïdales. Par exemple, un rectangle qui est six hélices de large et huit spires hélicoïdales longue est référencé comme un rectangle 6H × 8T. SST peut être omis, ajoute, ou autrement réarrangés pour créer des structures de formes et de tailles (figure 1C) arbitraires. Par exemple, une forme rectangulaire peut être enroulée dans un tube à une longueur souhaitée et du rayon (figure 1D).

Alternativement, le SST réseau rectangulaire peut être considérée comme une toile moléculaire constitué de SST pixels, chaque 3 nm de 7 nm. Dans cette étude, nous utilisons une toile moléculaire de 310 pleine longueur SST internes, 24 SST-métrages qui composent les limites gauche et droite, et 28 demi-longueur SST constituent les limites supérieure et inférieure. La toile a 24 doubles hélices reliées par des croisements et chaque hélice contient 28 spires hélicoïdales (294 bases) et est donc appeléune 24H × 28T toile rectangulaire. Le 24H × toile 28T a un poids moléculaire similaire à celle d'une structure de l'ADN origami créé à partir d'un phage M13 échafaudage.