DNA膜通道
膜蛋白通道参与细胞信号转导迷人的生物传感器具有高选择性和效率。最近,DNA折纸纳米结构成为高度可定制的模拟生物膜的通道。一个典型的DNA膜通道是由几个DNA双螺旋线排列成一个多边形的模式,与中央腔形成跨膜的孔隙。促进DNA通道插入一个脂双分子层膜,DNA螺旋是化学改性疏水锚。直到现在,大多数的DNA频道特色四或六DNA螺旋排列成正方形或一个六边形,与内部通道直径1和2.5 nm之间的不同。使用所有原子分子动力学(MD)模拟,我们的生物物理性质特征DNA膜通道原子精度。我们进一步改造的DNA跨膜通道直径一个数量级,三个数量级在电导和分子量,覆盖整个范围的蛋白质膜通道。
由于中空的内部结构,为离子跨膜通道能够开放通路在活细胞的脂质膜。这里,我们证明离子传导引起的单个DNA双,缺乏一个中空的中央通道。装饰着六porpyrin-tags,我们双旨在跨越脂质膜。结合电生理测量与所有原子分子动力学模拟,我们阐明微观传导通路(见水通道的轨迹nanoHUB,需要登录)。离子流动(见离子传输轨迹与脂质)DNA-lipid接口负责人组织倾向于两亲性双形成一个环形孔隙水和离子。离子电流产生的痕迹DNA-lipid频道显示定义良好的插入步骤,关闭和控制所观察到的类似传统蛋白质通道或合成毛孔。离子电导通过模拟和实验的定量协议。电导机制实现,最小的可能的基于dna的离子通道,提供了一个路线设计一种新的合成离子通道与最大的简单性。
DNA自组装成为一个新范式设计仿生膜通道。几个实验团体已经演示了组装和DNA频道插入脂质双分子层膜;然而,渠道的结构及其传导机制仍然待定。在这里,我们报告分子动力学模拟的结果,为DNA膜通道的生物物理性质与原子精度。我们表明,虽然总体保持稳定,当地的渠道结构经历了相当大的波动,离开理想化的设计。跨膜离子电流通过中央的孔隙通道以及沿着墙壁和DNA通过DNA结构的缺口。令人惊讶的是,我们发现DNA通道的电导依赖于膜张力,使他们有可能适合电阻值的应用程序。最后,我们表明,透过电渗透控制druglike分子通过DNA的运输通道。
