המחברים מבקשים להודות ס דאגלס לדיונים בעלי ערך רבים ועצות, וכל החברים של המעבדה באשל לדיונים מועילים ועבודה. עבודה זו נתמכת על ידי מענקים מהפקולטה למדעי חיים והמכון לננוטכנולוגיה והחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן.

1. הכנת תערובת סטייפלס בריכה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סיכות להזמין lyophilized DNA nanorobot על 96-גם צלחות כמפורט בטבלה 1 (ראה חומרים) ולנרמל עד 10 ננומול. לתיאור מפורט של העיצוב והאדריכלות של nanorobot DNA לראות אל בן-ישי ואח &#39;. 14 ודאגלס et. 15). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש כל מצרך היטב עם DNase / ultrapure RNase ללא בריכוז של 100 מיקרומטר. לסיכות מנורמלות 10 ננומול, מחדש עם המים ultrapure 100 μl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בריכה יחד 20 μl של כל מצרך באמצעות pipettor רב ערוצי ואגן פתרון סטרילי 55 מיליליטר. הערה: מאחר שצורת nanorobot מורכבת של 254 גדילי מצרך (כולל Core, קצוות, ידיות ורצפי מדריכים, טבלת 1), הריכוז של כל אחד מהסיכות בבריכת הסיכות הוא 394 ננומטר. הסרת סיכות מבריכת מצרך, או להוסיף כמה בכרך שונהumes, עשויים להפחית את התשואה משמעותית, או בדרך אחרת לגרום לאגרגטים פרש. </li></ol> 2. הכנת תערובת תגובת ייצור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתערובת תגובה סטנדרטית להשתמש 40 μl של ה- DNA הנגיפי M13mp18 הגנום מעגלי אחת גדיל, מתאים ל4 pmol של DNA פיגום (פתרון 100 מניות ננומטר, ראה חומרים). ריכוז סופי של פיגום בתערובת הייצור הוא 20 ננומטר, נפח סופי 200 μl. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את כמות ה- DNA פיגום בהתאם לצרכים ספציפיים; עם זאת, לשמור על הריכוז הסופי של ה- DNA פיגום בתערובת התגובה ב20 ננומטר קבועים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף סיכות להגיע פיגום ליחס סיכות של 1 עד 10, בהתאמה. לריכוז ה- DNA 20 הפיגום ננומטר, כל אחד מהריכוז הסופי של הסיכות 254 הוא 200 ננומטר. לμl 200 סופי נפח תגובה להוסיף 102 μl של תערובת בריכת סיכות (סעיף 1.2). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף רצפי שער ספציפיים בנפרד התערובת תגובה מתקפלת דואר בשלב זה. oligos אלה הורה בנפרד ודורשת טיהור HPLC. ודא שoligos השער נמצא ב01:10 פיגום לשער יחס רצף, כלומר 200 ננומטר של כל אוליגו לריכוז של 20 ננומטר פיגום. לμl 200 מתקפל נפח תגובה, להוסיף 0.4 μl לכל אחת מהארבעה אוליגו השער בריכוז מניית 100 מיקרומטר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 10x חיץ מניית טה להגיע לריכוז סופי של 1X טה (40 מ&quot;מ טריס-אצטט, 1 mM EDTA). לμl 200 מתקפל נפח תגובה, להוסיף 20 μl של 10x טה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 1 M MgCl 2 לריכוז סופי של 10 מ&quot;מ. לμl 200 מתקפל נפח תגובה, להוסיף 2 μl של 1 M MgCl 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 36 μl מים ultrapure החופשי DNase / RNase ליגיע נפח סופי של 200 μl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> וורטקס וaliquot 100 μl דגימות לתוך צלוחיות PCR. הערה: התייעץ עם מפרט Cycler תרמית לגבי כמויות תגובה המרביות לשימוש.הקטנת הנפח לעמוד במגבלות אלה לא תפחית את התשואות שהשיגו. כרכי תגובה מעל המרבי שצוינו יסכן את התשואות. </li></ol> רמפה חישול 3. טמפרטורה של תגובת ייצור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Cycler תרמית תכנית אחריו כמו: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רמפה 85 מעלות צלזיוס עד 60 מעלות צלזיוס בשיעור של 5 דקות / מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רמפה 60 ° C ל- C ° 4 בשיעור של 75 דק &#39;/ מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחזיק ב 4 ° C ללא הגבלת זמן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הייצור הסתיים דגימות חנות ב -20 ° C. </li></ol> 4. ההסרה של סטייפלס העודף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף לתערובת תגובה מתקפלת 100 μl למסנן צנטריפוגלי 0.5 מיליליטר עם MWCO של 100 kDa. להציל את מדגם 10 μl של nanorobots מראש טיהור לניתוח מאוחר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה למשך 10 דקות ב 9,600 x גרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 400 μl של חיץ מתקפל (1x טה, 10 מ&quot;מ MgCl 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.2 ו -4.3 פעמיים יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">צנטריפוגה במשך 5 דקות ב9,600 x גרם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשחזר את התרכיז על ידי הצבת המסנן הפוכה בצינור microcentrifuge נקי וספין 1 דקות ב9,600 x גרם. כרכים סופיים עשויים להשתנות בהתאם לכמות הראשונית של תערובת תגובת ייצור שהוכנסה למסנן. בדרך כלל נפח סופי 25-60 μl של מדגם nanorobot המרוכז מתקבל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד ריכוז של ה- DNA בדגימות באמצעות ספקטרופוטומטר ב 260 ננומטר. השתמש במשקל מולקולרי של 5.3 מיקרוגרם / pmol בעת חישוב ריכוזים טוחנות של דגימות nanorobot. הערה: מקדם טוחנת ההכחדה לdsDNA, 50 מיקרוגרם / OD 260, מספיק עבור רוב היישומים. 48 מיקרוגרם / OD 260 לוקח בחשבון את תימין פולי ssDNA משתרע בסיכות קצוות. </li></ol> 5. Agarose ג&#39;ל אלקטרופורזה ניתוח של nanorobots המקופל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת TBE 0.5x (45 מ&quot;מ טריס-Borate, 1 mM EDTA), 2% agarose ג&#39;ל בתוספת 10 מ&quot;מ MgCl 2 </sub&gt; (מותאם מאל ארנסטו קסטרו et 21.): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מאגר TBE 0.5x על ידי דילול 6.25 מיליליטר של חיץ מניות 10x TBE ב118.75 מיליליטר של DDH 2 O. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 2.5 גרם של agarose ב125 מיליליטר של חיץ TBE 0.5x. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מרתיחים במיקרוגל עד agarose הוא נמס לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1.25 מיליליטר של 1 M MgCl 2 לריכוז סופי של 10 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 7 μl של 10 מ&quot;ג / מיליליטר ethidium ברומיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה לפתרון למעט קריר ולמלא את מגש ג&#39;ל לפני מתמצק agarose ג&#39;ל. התקן מסרק הרצוי באופן מיידי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן L 1 TBE 0.5x הפעלת מאגר על ידי הוספת 50 מיליליטר של חיץ מניות 10x TBE ו -10 מיליליטר של 1 M MgCl 2-940 מיליליטר של DDH 2 O. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע ג&#39;ל הוא תוספת מוצקה הפעלת מאגר למכשיר אלקטרופורזה ומכשיר לשים באמבט קרח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ה- DNA 1 מיקרוגרם העומס הכולל של טרום טיהור nanorobots (שלב 3.2), ולאחר טיהור (שלב 4.7), לצד פיגוםדגימת DNA וסמן ה- DNA 1 KB, על ג&#39;ל. דוגמא ניתנת באיור 2. כרכים בפועל של דגימות תלויות בריכוזים המתקבלים לאחר טיהור. כל דגימות טעונה עם חיץ טעינה של 1: יחס נפח סופי 6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר מקור כוח 80 V ולהפעיל ג&#39;ל למשך 3 שעות. הפעל את הג&#39;ל באמבט מלא בקרח ומים. Nanorobots יתפתח ויופיע ככתם אם agarose ג&#39;ל מתחמם במהלך אלקטרופורזה. במהלך אלקטרופורזה להוסיף קרח נוסף כדי לשמור על מכשיר מהחימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צפה בג&#39;ל על שולחן UV (איור 2). </li></ol> 6. כתמים שליליים של Nanorobot עם Uranyl-formate <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנה של 2% מניות פתרון uranyl-formate (מותאמת מאל קסטרו et 23.): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוקל של אבקת uranyl-formate 100 מ&quot;ג לתוך צינור 15 מיליליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המים ultrapure החופשי הרתיחה DNase / RNase 3 דקות לדה-חמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 5 מיליליטר של מים חמים deoxygenated (~ 60 מעלות צלזיוס)לתוך הצינור המכיל 15 מיליליטר אבקת uranyl-formate (מהשלב קודם). מהדקת את המכסה, לעטוף בנייר אלומיניום ומערבולת בקפדנות במשך 10 דקות (צינור להדק מערבולת). פתרון צריך להופיע עכור עם צבע צהוב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתרון סינון באמצעות ניטור ארוך טווח אלחוטי מזרק 0.2 מיקרומטר. פתרון צריך להיות ברור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Aliquot 200 μl של הפתרון לתוך צינורות microcentrifuge. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה במהירות מקסימלית של 5 דקות בצנטריפוגה בראש הטבלה לדגימות בריכה בחלק התחתון של הצינור. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טעינה של מדגם לרשת ומכתים שלילי: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להפשיר aliquot 200 μl של 2% פתרון uranyl-formate (מוכן בסעיף 6.1). הוסף 10 μl של 0.5 פתרון M NaOH ומערבולת בקפדנות במשך 3 דקות. צנטריפוגה במהירות מקסימלית במשך 5 דקות באמצעות צנטריפוגות בראש הטבלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בינתיים, רשת זוהר פריקה באמצעות אוויר חדר בmbar 0.2 ו -25 mA למשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 15 μl של 2 מדגם nanorobot ננומטר לאחר טיהור (sectiעל 4.7) על גבי רשת של למעלה (שנערך עם מלקחיים) ולתת לספוג דקות 1. השתמש בנייר אקולוגי ארוך טווח אלחוטי לניקוז הנוזל העודף על ידי הצבת הרשת על גבי נייר הסינון. אל תיגע במשטח הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 μl של 2% uranyl-formate (משלב 6.2.1) על גבי רשת של למעלה (שנערך עם מלקחיים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות להשתמש בנייר אקולוגי ארוך טווח אלחוטי לניקוז הנוזל העודף על ידי הצבת הרשת על גבי נייר הסינון. אל תיגע במשטח הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 6.2.4 ו6.2.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 μl של 2% uranyl-formate (משלב 6.2.1) על גבי רשת של למעלה (שנערך עם מלקחיים). בואו פתרון מכתים לספוג למשך 30 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בנייר אקולוגי ארוך טווח אלחוטי לניקוז הנוזל העודף על ידי הצבת הרשת על גבי נייר הסינון. אל תיגע במשטח הרשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו הרשת להתייבש לחלוטין לפחות 30 דקות, עם פנים כלפי מעלה על נייר סינון, לפני הזרקה לתוך TEM. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Watson, J. D., Crick, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetical+implications+of+the+structure+of+deoxyribonucleic+acid.">Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid.</a> Nature. 171, 964-967 (1953).</li><li>Kosuri, S., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Scale+de+novo.+DNA+synthesis:+technologies+and+applications.">Large-Scale de novo. DNA synthesis: technologies and applications.</a> Nature Meth. 11 (5), 499-507 (2014).</li><li>Pinheiro, A. V., Han, D., Shih, W. M., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+opportunities+for+structural+DNA+nanotechnology.">Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology.</a> Nature Nanotech. 6 (12), 763-772 (2011).</li><li>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=Nucleic+acid+junctions+and+lattices.">Nucleic acid junctions and lattices.</a> J Theor Biol. 99 (2), 237-247 (1982).</li><li>Chen, J. H., 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=Synthesis+from+DNA+of+a+molecule+with+the+connectivity+of+a+cube.">Synthesis from DNA of a molecule with the connectivity of a cube.</a> Nature. 350 (6319), 631-633 (1991).</li><li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+shapes+self-assembled+from+single-stranded+DNA+tiles.">Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles.</a> Nature. 485 (7400), 623-626 (2012).</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>Yin, P., Hariadi, R. F., Sahu, S., Choi, H. M. T., Park, S. H., Labean, T. H., Reif, J. H. <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 (5890), 824-826 (2008).</li><li>Rothemund, P. W. <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>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>Douglas, S. M., 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+into+nanoscale+three-dimensional+shapes.">Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes.</a> Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).</li><li>Zhang, F., Nangreave, J., Liu, Y., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+DNA+nanotechnology:+state+of+the+art+and+future+perspective.">Structural DNA nanotechnology: state of the art and future perspective.</a> J Am Chem Soc. 136 (32), 11198-11211 (2014).</li><li>Douglas, S. M., 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=Prototyping+of+3D+DNA-origami+shapes+with+caDNAno.">Prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno.</a> Nucleic Acids Res. 37 (15), 5001-5006 (2009).</li><li>Ben-Ishay, E., Abu-Horowitz, A., Bachelet, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+a+bio-responsive+robot+from+DNA+origami.">Designing a bio-responsive robot from DNA origami.</a> J Vis Exp. (77), e50268 (2013).</li><li>Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+logic-gated+nanorobot+for+targeted+transport+of+molecular+payloads.">A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads.</a> Science. 335 (6070), 831-834 (2012).</li><li>Tan, W., Donovan, M. J., Jiang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aptamers+from+cell-based+selection+for+bioanalytical+applications.">Aptamers from cell-based selection for bioanalytical applications.</a> Chem Rev. 113 (4), 2842-2862 (2013).</li><li>Xiang, 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=Nucleic+Acid+Aptamer-Guided+Cancer+Therapeutics+and+Diagnostics:+The+Next+Generation+of+Cancer+Medicine.">Nucleic Acid Aptamer-Guided Cancer Therapeutics and Diagnostics: The Next Generation of Cancer Medicine.</a> Theranostics. 5 (1), 23-42 (2015).</li><li>Zhang, D. Y., Seelig, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+DNA+nanotechnology+using+strand-displacement+reactions.">Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions.</a> Nat Chem. 3 (2), 103-113 (2011).</li><li>Tang, Z., Parekh, P., Turner, P., Moyer, R. W., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+aptamers+for+recognition+of+virus-infected+cells.">Generating aptamers for recognition of virus-infected cells.</a> Clin Chem. 55 (4), 813-822 (2009).</li><li>Sefah, K., Shangguan, D., Xiong, X., O'Donoghue, M. B., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+DNA+aptamers+using+Cell-SELEX.">Development of DNA aptamers using Cell-SELEX.</a> Nature Prot. 5 (6), 1169-1185 (2010).</li><li>McKeague, M., DeRosa, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+Opportunities+for+Small+Molecule+Aptamer+Development.">Challenges and Opportunities for Small Molecule Aptamer Development.</a> J Nucleic Acids. 2012, (2012).</li><li>Amir, 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=Universal+computing+by+DNA+origami+robots+in+a+living+animal.">Universal computing by DNA origami robots in a living animal.</a> Nature Nanotech. 9 (5), 353-357 (2014).</li><li>Castro, C. E., 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=A+primer+to+scaffolded+DNA+origami.">A primer to scaffolded DNA origami.</a> Nature Meth. 8 (3), 221-229 (2011).</li><li>Sobczak, J. P., Martin, T. G., Gerling, T., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+folding+of+DNA+into+nanoscale+shapes+at+constant+temperature.">Rapid folding of DNA into nanoscale shapes at constant temperature.</a> Science. 338 (6113), 1458-1461 (2012).</li><li>Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+and+scalable+preparation+of+pure+and+dense+DNA+origami+solutions.">Facile and scalable preparation of pure and dense DNA origami solutions.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 53 (47), 12735-12740 (2014).</li><li>Lin, C., Perrault, S. D., Kwak, M., 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=Purification+of+DNA-origami+nanostructures+by+rate-zonal+centrifugation.">Purification of DNA-origami nanostructures by rate-zonal centrifugation.</a> Nucleic Acids Res. 41 (2), (2012).</li><li>Bai, X. C., Martin, T. G., Scheres, S. H., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cryo-EM+structure+of+a+3D+DNA-origami+object.">Cryo-EM structure of a 3D DNA-origami object.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (49), 20012-20017 (2012).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף.

תארנו את הייצור, טיהור, ויזואליזציה של nanorobot DNA. בעקבות ייצור של מארז המשושה של המכשיר, הפונקציה של nanorobot מתוכנת עם ההקדמה הפשוטה של מטען ספציפי וגדילי חישה לרובוט שבקלות למצוא את המיקום המיועד שלהם עקב השלמת מימן מליטה עם אתרי עגינה אחת הגדיל זמין 14 , 15,22. פרוטוקול הייצור המתואר משתמש רמפת חישול איטית, המשמשת בדרך כלל במעבדה שלנו לקפל מגוון רחב של צורות אוריגמי. אם זמן ייצור הופך מפתח פרוטוקולים אחרים גורם, כגון פרוטוקול הקיפול המהיר שתואר על ידי אל Sobczak et. 24 ניתן להשתמש. פרוטוקול זה דיווח להשיג קיפול אוריגמי בתשואות גבוהות, אבל זה דורש כיול עבור כל צורת אוריגמי. סינון ספין משמש לטהר את הרובוטים מסיכות עודפות. בעת הטעינה שלטור סיכה עם דוגמאות או חיץ, יש להיזהר שלא לפגוע בקרום עם קצה פיפטה. הקרום עלול להיקרע וכתוצאה מכך תשואות מופחתות באופן דרמטי. רצוי לא להשליך את הזרימה דרך עד nanorobots הם דמיינו לפי גיל. ליישום מסוים שיעור טיהור גבוה יותר הוא רצוי; זו יכולה להיות מושגת על ידי חזרה על הסינון באמצעות טור הספין המקורי. לטוהר גבוה אף יותר, ניתן להשתמש בטור ספין חדש, אולם זה יהיה השפעה שלילית דרמטית על שיעורי התשואה. שיטות אחרות למבני אוריגמי DNA הטיהור נבדקו, כגון כריתה מagarose ג&#39;ל לאחר אלקטרופורזה ודיאליזה של סיכות עודפות. שיטות אלה הביאו גם תשואה גרועה או שיעורי טיהור עניים בהשוואה לפרוטוקול המתואר. שיטות אחרות, כגון טיהור מבוססת PEG 25 ושיעור-אֵזוֹרִי ultracentrifugation 26 לא נבדקו. שיטות אלה דיווחו לאחישיעורים גבוהות טיהור ערב, אולם הם גם לגרום לתשואות עלובות (ultracentrifugation שיעור-אֵזוֹרִי) או לדרוש ממטרים (מבוסס PEG) שעלול לפגוע בצורת nanorobot החלולה. Nanorobots מיוצרים עם סיכות מדריך שלנעול את הצורה במצב הסגור על מנת להגדיל yeilds הייצור 15. חשוב להסיר את הסיכות אלה על ידי הוספת סיכות להסרת מדריך לnanorobots ליעילות פתוחה בתגובה לגירויים שנועדו (PDGF בפרוטוקול המתואר). סיכות מדריך נועדו עם אזור גדיל בודד דריסת רגל לעגינה של סיכות להסרת המדריך ששחררו את סיכות המדריך באמצעות תהליך של עקירת גדיל יש להוסיף 18 .These סיכות ב- 10: 1 טוחנת בסוף הטיהור של עודף שלב &#39;הסיכות (שלב 4.7) וטופחו במשך 2 שעות בטמפרטורת חדר בסוף על שייקר הסוף. הדמיה על ידי TEM תוארה, including uranyl-formate 2% מכתים שלילי. לעומת uranyl-אצטט, uranyl-formate מייצר מבני תבואה עדינים המאפשרים לרזולוציה טובה יותר של עיצובי אוריגמי DNA. יש להקפיד כuranyl-formate יהיה לגבש אם aliquots קפואים במשך פרקי זמן ארוכים. מומלץ להשתמש בפתרון של 2% uranyl-formate מוכן טרי לצביעה. החלטות טובות יותר הן ברות השגה עם השימוש של קריו TEM 27. פרוטוקול העיצוב וייצור האדריכלי הבסיסי של nanorobot DNA הוא סופו של דבר אחיד וברורים. עם זאת, מגוון רחב של גמישות מוצע בצורה של תערובות מטען ספציפיות וגדילי חישה. יתר על כן, באוכלוסייה אחת יכול להיות הציגו תת רבים וההרכב היחסי שלהם מתוכנת ומותאם כדי להתאים לצרכימים ספציפיים. אפילו יותר כוונון עדין של קינטיקה הספציפית בכל שלב שער הגבלה הוא בר השגה עם הגדלת / הקטנת האורך של הכלאת גדיל כפולה אוכניסתה של חוסר התאמה בעמדות מפתח ספציפיים. רמה גבוהה זו של גמישות בקלות הבנייה מאפשרת להנדסה של התקני ננו מסוגלים לבצע משימות מורכבות מגוונות ביותר בסביבה רלוונטית ביולוגית.

השימושים לננוטכנולוגיה חומצות גרעין הם מדהימים. נְהִילוּת של זיווג הבסיס ווטסון-קריק, כמו גם את הקלות והבעלות נמוכה היחסית של סינתזה בקנה מידה גדולה של oligos מחוייט 2 ניב פרץ של יישומים 3 ומחקר בתחום הננו-טכנולוגיה ה- DNA. המבנית DNA ננוטכנולוגיה, המבוססת על 4,5 צומת Seeman הנייחת כאבן בניין בסיסית עושה שימוש בדנ&quot;א כיחידה יסודי הרכבה עצמית לבניית צורות שרירותיות 6-8. הפיתוח האחרון של טכניקת אוריגמי 9 DNA הפיגומים מאפשר לבניית ננו-ארכיטקטורות 2D / 3D המורכבות 10-12 עם דיוק תת-ננומטר והוא מסלול יעיל לבניית אובייקטים פונקציונליים חדשים עם מורכבות גוברים וגיוון מדהים. תהליך הבנייה מבוסס על ה- DNA חד גדילי פיגום ארוך, בדרך כלל נגזר מgenom נגיפידואר, אשר יכול להיות מקופל באמצעות ההכלאה של מאות oligos DNA הגדיל הבודד הקצר כינה סיכות. הרזולוציה הגבוהה המבנית מתקבלת על ידי טכניקה זו היא התוצאה הישירה של הממדים הטבעיים של סליל הדנ&quot;א הכפול, תוך שחזור של ייצור הוא התוצאה של התאמת רצפי מצרך יחיד גדיל הקצר כדי להקל על השלמת מימן מליטה המרבית השגה. עם השימוש של חישול בטמפרטורה איטי רמפה הנמוכה ביותר באנרגיה המיועדת, thermodynamically ננו-המבנה העדיף הוא הגיע בתשואות ונאמנות גבוהות. היישום קל של כללי עיצוב צומת בקוד מחשב אפשר הפיתוח של כלים CAD, כגון 13 caDNAno, שמאוד לפשט את המשימה של תכנון מבנים גדולים, מורכבים המכילים מאות צמתים מחוברות. בעבר תאר את העיצוב של nanorobot DNA בעזרת כלי 14,15 caDNAno. כאן אנו מציגים את הייצור והדמיה, באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM), של nanorobot, nanodevice משושה החלול 3D, עם ממדים של 35 x 35 x 50 3 ננומטר, שנועדו לעבור שינוי קונפורמציה גדול בתגובה לגירויים שנקבעו מראש ומטען ספציפי נוכחי, כגון חלבונים או oligos חומצות גרעין, מוחרם בפנים. בעוד 12 תחנות טעינה זמינות בתוך המארז החלול, המספר האמיתי של מטען קשור שונה עם גודל מטען. מולקולות מטען נעות בין מולקולות DNA קטנות לאנזימים, נוגדנים ו5-10 חלקיקי זהב ננומטר. Cargocan או להיות אחיד או הטרוגנית, כך שכל nanorobot מכיל תערובת של מולקולות שונות. חישה מושגת באמצעות שני עיצוב שערי נעילת סליל כפול לחוש חלבונים, חומצות גרעין או כימיקלים אחרים, המבוססת גם על aptasensor עקירת 16,17 או גדיל DNA 18 טכנולוגיות. ההתפתחויות אחרונות בפרוטוקולי בחירת aptamer 19-21 לאפשר העיצוב של nanorobots להגיבלמגוון הולך וגדל של מולקולות ותאים מסוגים. העבודה קודמת הראתה nanorobot נושא נוגדנים ספציפיים, אשר על הכריכה לאנטיגן שלה יכולה להעביר גם אות פורה לחלק הפנימי של סוגי תאים מסוימים באוכלוסיית תאים מעורבת 15 מעכבת או. תכונה מרגשת של ננו-התקנים אלה היא היכולת שלהם לבצע אפילו יותר משימות מורכבות ושליטה היגיון עם ההקדמה של תת nanorobot שונה באוכלוסייה אחת. לאחרונה הפגינו תת-סוגים ספציפיים של nanorobots ביצוע כמו גם רגולטורים חיוביים או שליליים, השליטה אוכלוסיית מפעיל המכילה מולקולת מטען פעילה 22. הפרוטוקול המובא כאן מתאר את הייצור, טיהור והדמיה של nanorobot מגודר עם רצפי חיישן aptamer המחייבים באופן סלקטיבי לPDGF כדי להקל על פתיחת nanorobot 15,22. תהליך הייצור המתואר דומה לnתהליך ייצור anorobot תחילה מתואר על ידי דאגלס et al. 15 עם שינויים שמטרתה צמצום משך תהליך כולל, תוך הגדלת שיעורי התשואה וטיהור.

<table><tbody><tr><td>DNase/RNase free distilled water</td><td>Gibco</td><td>10977</td><td></td></tr><tr><td>M13mp18 ssDNA scaffold</td><td>NEB</td><td>N4040S</td><td></td></tr><tr><td>10x TAE</td><td>Gibco</td><td>15558-042</td><td></td></tr><tr><td>1 M MgCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Ambion</td><td>AM9530G</td><td></td></tr><tr><td>Amicon Ultra 0.5 ml centrifugal filter 100K MWCO</td><td>Amicon</td><td>UFC510024</td><td></td></tr><tr><td>Agarose</td><td>Promega</td><td>V3125</td><td></td></tr><tr><td>TBE buffer</td><td>Promega</td><td>V4251</td><td></td></tr><tr><td>Ethidium bromide 10&amp;nbsp;mg/ml solution</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E1510</td><td></td></tr><tr><td>1 kb DNA marker</td><td>NEB</td><td>N3232S</td><td></td></tr><tr><td>Loading Dye</td><td>NEB</td><td>B7021S</td><td></td></tr><tr><td>uranyl formate</td><td>polysciences</td><td>24762</td><td></td></tr><tr><td>carbon-coated TEM grids&amp;nbsp;</td><td>Science services</td><td>EFCF400-Cu-50</td><td></td></tr><tr><td>Thermal Cycler c1000 Touch</td><td>Bio-Rad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glow Discharge K100X</td><td>Emitech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV table Gel Doc EZ Imager</td><td>Bio-Rad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NanoDrop 2000c</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TEM FEI-G12</td><td>Tecnai</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

folding and characterization of a bio-responsive robot from dna origami

Nanorobot DNA הוא מכשיר חלול משושה ננומטריים, שנועד לפתוח בתגובה לגירויים ספציפיים ובהווה מטען מוחרם בפנים. ניתן להתאים גירויים ומטען שני בהתאם לצרכים ספציפיים. כאן אנו מתארים את פרוטוקול ייצור nanorobot DNA, עם השימוש בטכניקת אוריגמי DNA. ההליך יוזם על ידי ערבוב סיכות DNA חד-גדיל קצרים לתערובת מניות אשר לאחר מכן הוסיפה לפיגום ארוך, עגול, אחד גדיל DNA בנוכחותו של חיץ מתקפל. Cycler תרמו סטנדרטי מתוכנת להוריד את טמפרטורת תגובת ערבוב בהדרגה כדי להקל על חישול סיכות ל- פיגום, שהוא הכוח המנחה מאחורי הקיפול של nanorobot. ברגע שהתגובה מתקפל 60 שעות שלמה, סיכות עודפות מבוטלים באמצעות מסנן צנטריפוגלי, ואחריו להדמיה באמצעות אלקטרופורזה agarose-ג&#39;ל (גיל). לבסוף, ייצור מוצלח של nanorobot מאומת על ידי מיקרוסקופי אלקטרונים הילוכים (TEM),עם השימוש בuranyl-formate ככתם שלילי.

Watch this Scientific Journal Video about Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami at JoVE.com

קיפול ואפיון של רובוט מגיב ביו מ-DNA Origami | כימיה | וִידֵאוֹ

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

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

מתקפל ואפיון של רובוט ביו-תגובה מה- DNA אוריגמי

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

folding-characterization-bio-responsive-robot-from-dna

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Chemistry

Genetics

DNA Structure and Function

SCIENTISTS IN ACTION

14.4K Views.  Bar-Ilan University. DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM). 

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

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two dimensional (2D) structures. These technologies are mature, offer high precision and many of them can be implemented in a high-throughput manner. We leverage the advantages of planar lithography and combine them with self-folding methods1-20 wherein physical forces derived from surface tension or residual stress, are used to curve or fold planar structures into three dimensional (3D) structures. In doing so, we make it possible to mass produce precisely patterned static and reconfigurable particles that are challenging to synthesize.
In this paper, we detail visualized experimental protocols to create patterned particles, notably, (a) permanently bonded, hollow, polyhedra that self-assemble and self-seal due to the minimization of surface energy of liquefied hinges21-23 and (b) grippers that self-fold due to residual stress powered hinges24,25. The specific protocol described can be used to create particles with overall sizes ranging from the micrometer to the centimeter length scales. Further, arbitrary patterns can be defined on the surfaces of the particles of importance in colloidal science, electronics, optics and medicine. More generally, the concept of self-assembling mechanically rigid particles with self-sealing hinges is applicable, with some process modifications, to the creation of particles at even smaller, 100 nm length scales22, 26 and with a range of materials including metals21, semiconductors9 and polymers27. With respect to residual stress powered actuation of reconfigurable grasping devices, our specific protocol utilizes chromium hinges of relevance to devices with sizes ranging from 100 &mu;m to 2.5 mm. However, more generally, the concept of such tether-free residual stress powered actuation can be used with alternate high-stress materials such as heteroepitaxially deposited semiconductor films5,7 to possibly create even smaller nanoscale grasping devices.

We describe experimental details of the synthesis of patterned and reconfigurable particles from two dimensional (2D) precursors. This methodology can be used to create particles in a variety of shapes including polyhedra and grasping devices at length scales ranging from the micro to centimeter scale.

אוריגמי השראה עצמית הרכבה של חלקיקים בדוגמת וReconfigurable

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

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this article, we describe detailed protocols on how to fabricate sophisticated 2D shapes through the self-assembly of uniquely addressable single-stranded DNA tiles which act as molecular pixels on a molecular canvas. Each single-stranded tile (SST) is a 42-nucleotide DNA strand composed of four concatenated modular domains which bind to four neighbors during self-assembly. The molecular canvas is a rectangle structure self-assembled from SSTs. A prescribed complex 2D shape is formed by selecting the constituent molecular pixels (SSTs) from a 310-pixel molecular canvas and then subjecting the corresponding strands to one-pot annealing. Due to the modular nature of the SST approach we demonstrate the scalability, versatility and robustness of this method. Compared with alternative methods, the SST method enables a wider selection of information polymers and sequences through the use of de novo designed and synthesized short DNA strands.

DNA tiling is an effective approach to make programmable nanostructures. We describe the protocols to construct complex two-dimensional shapes by the self-assembly of single-stranded DNA tiles.

עצמי הרכבה של צורות דו-ממדיות מורכבות מחד-גדילי דנ&quot;א אריחים

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

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of these applications require interaction with and adhesion of DNA nanostructures to a substrate. Due to its atomically flat and easily cleaned nature, mica has been the substrate of choice for DNA origami experiments. However, the practical applications of mica are relatively limited compared to those of semiconductor substrates. For this reason, a straightforward, stable, and repeatable process for DNA origami adhesion on derivatized silicon oxide is presented here. To promote the adhesion of DNA nanostructures to silicon oxide surface, a self-assembled monolayer of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) is deposited from an aqueous solution that is compatible with many photoresists. The substrate must be cleaned of all organic and metal contaminants using Radio Corporation of America (RCA) cleaning processes and the native oxide layer must be etched to ensure a flat, functionalizable surface. Cleanrooms are equipped with facilities for silicon cleaning, however many components of DNA origami buffers and solutions are often not allowed in them due to contamination concerns. This manuscript describes the set-up and protocol for in-lab, small-scale silicon cleaning for researchers who do not have access to a cleanroom or would like to incorporate processes that could cause contamination of a cleanroom CMOS clean bench. Additionally, variables for regulating coverage are discussed and how to recognize and avoid common sample preparation problems is described.

Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים

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

Designing a Bio-responsive Robot from DNA Origami

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in parallel computing2,3 , recognize and bind molecular or cellular targets4,5 , catalyze chemical reactions6,7 , and generate calculated responses in a biological system8,9. Importantly, nucleic acids can be programmed to self-assemble into 2D and 3D structures10-12, enabling the integration of all these remarkable features in a single robot linking the sensing of biological cues to a preset response in order to exert a desired effect.
Creating shapes from nucleic acids was first proposed by Seeman13, and several variations on this theme have since been realized using various techniques11,12,14,15 . However, the most significant is perhaps the one proposed by Rothemund, termed scaffolded DNA origami16. In this technique, the folding of a long (&gt;7,000 bases) single-stranded DNA 'scaffold' is directed to a desired shape by hundreds of short complementary strands termed 'staples'. Folding is carried out by temperature annealing ramp. This technique was successfully demonstrated in the creation of a diverse array of 2D shapes with remarkable precision and robustness. DNA origami was later extended to 3D as well17,18 .
 
The current paper will focus on the caDNAno 2.0 software19 developed by Douglas and colleagues. caDNAno is a robust, user-friendly CAD tool enabling the design of 2D and 3D DNA origami shapes with versatile features. The design process relies on a systematic and accurate abstraction scheme for DNA structures, making it relatively straightforward and efficient.
In this paper we demonstrate the design of a DNA origami nanorobot that has been recently described20. This robot is 'robotic' in the sense that it links sensing to actuation, in order to perform a task. We explain how various sensing schemes can be integrated into the structure, and how this can be relayed to a desired effect. Finally we use Cando21 to simulate the mechanical properties of the designed shape. The concept we discuss can be adapted to multiple tasks and settings.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here, we describe how DNA origami can be utilized to design a robotic robot capable of sensing biological cues and responding by shape shifting, subsequently relayed to a desired effect.

עיצוב רובוט ביו תגובה מ-DNA אוריגמי

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in ...

Bioengineering

Production of Dynein and Kinesin Motor Ensembles on DNA Origami Nanostructures for Single Molecule Observation

Cytoskeletal motors are responsible for a wide variety of functions in eukaryotic cells, including mitosis, cargo transport, cellular motility, and others. Many of these functions require motors to operate in ensembles. Despite a wealth of knowledge about the mechanisms of individual cytoskeletal motors, comparatively less is known about the mechanisms and emergent behaviors of motor ensembles, examples of which include changes to ensemble processivity and velocity with changing motor number, location, and configuration. Structural DNA nanotechnology, and the specific technique of DNA origami, enables the molecular construction of well-defined architectures of motor ensembles. The shape of cargo structures as well as the type, number and placement of motors on the structure can all be controlled. Here, we provide detailed protocols for producing these ensembles and observing them using total internal reflection fluorescence microscopy. Although these techniques have been specifically applied for cytoskeletal motors, the methods are generalizable to other proteins that assemble in complexes to accomplish their tasks. Overall, the DNA origami method for creating well-defined ensembles of motor proteins provides a powerful tool for dissecting the mechanisms that lead to emergent motile behavior.

The goal of this protocol is to form ensembles of molecular motors on DNA origami nanostructures and observe the ensemble motility using total internal reflection fluorescence microscopy.

ייצור Dynein וקינסין הרכבים מוטוריים ב-DNA אוריגמי ננו מבנים עבור תצפית מולקולה אחת

Cytoskeletal motors are responsible for a wide variety of functions in eukaryotic cells, including mitosis, cargo transport, cellular motility, and ...

Biochemistry

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

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in physiological fluids induce denaturation and degradation of self-assembled DNA nanostructures. In non-viral gene delivery, enzymatic degradation of DNA is overcome by the encapsulation of the negatively charged DNA in a cationic shell. Herein, inspired by gene delivery advancements, a simple, one-step and robust methodology is presented for the stabilization of DNA origami nanostructures by coating them with chitosan and linear polyethyleneimine. The polycation coating efficiently protects DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media. This method also preserves the full addressability of enzyme- and aptamer-based functionalization of DNA nanostructures.

Here, a protocol for the protection of DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media using natural cationic polysaccharide chitosan and synthetic linear polyethyleneimine (LPEI) coatings is presented.

ריפוי גנטי בהשראת Polycation ציפוי הגנה על ה-DNA אוריגמי Nanostructures

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

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

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic nanostructures. The high spatial precision of a DNA origami-templated assembly allows controlling the coupling between plasmonic resonances of individual particles and enables tailoring optical properties of the constructed nanostructures. Recently, chiral plasmonic systems attracted a lot of attention due to the strong correlation between the spatial configuration of plasmonic assemblies and their optical responses (e.g., circular dichroism [CD]). In this protocol, we describe the whole workflow for the generation of DNA origami-based chiral assemblies of gold nanorods (AuNRs). The protocol includes a detailed description of the design principles and experimental procedures for the fabrication of DNA origami templates, the synthesis of AuNRs, and the assembly of origami-AuNR structures. In addition, the characterization of structures using transmission electron microscopy (TEM) and CD spectroscopy is included. The described protocol is not limited to chiral configurations and can be adapted for the construction of various plasmonic architectures.

We describe the detailed protocol for the DNA origami-based assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules with strong chiroptical responses. The protocol is not limited to chiral configurations and can be easily adapted for the fabrication of various plasmonic architectures.

הרכבה של Nanorods זהב לתוך כיראלי Metamolecules Plasmonic באמצעות תבניות אוריגמי דנ א

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

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA nanofabrication technique is called DNA origami, and it allows high-throughput synthesis of accurate and highly versatile structures with nanometer-level precision. Here, it is shown how the spatial information of DNA origami can be transferred to metallic nanostructures by combining the bottom-up DNA origami with the conventionally used top-down lithography approaches. This allows fabrication of billions of tiny nanostructures in one step onto selected substrates. The method is demonstrated using bowtie DNA origami to create metallic bowtie-shaped antenna structures on silicon nitride or sapphire substrates. The method relies on the selective growth of a silicon oxide layer on top of the origami deposition substrate, thus resulting in a patterning mask for following lithographic steps. These nanostructure-equipped surfaces can be further used as molecular sensors (e.g., surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS)) and in various other optical applications at the visible wavelength range owing to the small feature sizes (sub-10 nm). The technique can be extended to other materials through methodological modifications; therefore, the resulting optically active surfaces may find use in development of metamaterials and metasurfaces.

Here, we describe a protocol to create discrete and accurate inorganic nanostructures on substrates using DNA origami shapes as guiding templates. The method is demonstrated by creating plasmonic gold bowtie-shaped antennas on a transparent substrate (sapphire).

DNA אוריגמי-תיווך המצע Nanopatterning של מבנים אורגניים עבור יישומים חישה

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

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; represented by &#34;devices&#34; created as combinations of individual genetic components. However, manual assembly of such large numbers of devices is time-intensive, error-prone, and costly. The increasing sophistication and scale of synthetic biology research necessitates an efficient, reproducible way to accommodate large-scale, complex, and high throughput device construction.
Here, a DNA assembly protocol using the Type-IIS restriction endonuclease based Modular Cloning (MoClo) technique is automated on two liquid-handling robotic platforms. Automated liquid-handling robots require careful, often times tedious optimization of pipetting parameters for liquids of different viscosities (e.g. enzymes, DNA, water, buffers), as well as explicit programming to ensure correct aspiration and dispensing of DNA parts and reagents. This makes manual script writing for complex assemblies just as problematic as manual DNA assembly, and necessitates a software tool that can automate script generation. To this end, we have developed a web-based software tool, http://mocloassembly.com, for generating combinatorial DNA device libraries from basic DNA parts uploaded as Genbank files. We provide access to the tool, and an export file from our liquid handler software which includes optimized liquid classes, labware parameters, and deck layout. All DNA parts used are available through Addgene, and their digital maps can be accessed via the Boston University BDC ICE Registry. Together, these elements provide a foundation for other organizations to automate modular cloning experiments and similar protocols.
The automated DNA assembly workflow presented here enables the repeatable, automated, high-throughput production of DNA devices, and reduces the risk of human error arising from repetitive manual pipetting. Sequencing data show the automated DNA assembly reactions generated from this workflow are ~95% correct and require as little as 4% as much hands-on time, compared to manual reaction preparation.

Here, an automated workflow to perform modular DNA &#34;device&#34; assembly using a modular cloning DNA assembly method on liquid-handling robots is presented. The protocol uses an intuitive software tool for generating liquid handler picklists for combinatorial DNA device library generation, which we demonstrate using two liquid handling platforms.

אוטומטית רובוטית טיפול בנוזלים הרכבה של התקנים DNA מודולרי

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m resolution, show great potential in various fields of nanotechnology such as the molecular reactors, drug delivery, and nanoplasmonic systems. The reconfigurable DNA accordion rack, which can collectively manipulate a 2D or 3D nanoscale network of elements, in multiple stages in response to the DNA inputs, is described. The platform has potential to increase the number of elements that DNA nanomachines can control from a few elements to a network scale with multiple stages of reconfiguration.
In this protocol, we describe the entire experimental process of the reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes. The protocol includes a design rule and simulation procedure of the structures and a wet-lab experiment for synthesis and reconfiguration. In addition, analysis of the structure using TEM (transmission electron microscopy) and FRET (fluorescence resonance energy transfer) is included in the protocol. The novel design and simulation methods covered in this protocol will assist researchers to use the DNA accordion rack for further applications.

We describe the detailed protocol for design, simulation, wet-lab experiments, and analysis for a reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes.

עיצוב, סינתזה של ארון אקורדיון דנ א Reconfigurable

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m ...