动态Lipid-Tethered DNA和磷脂膜之间的相互作用

帕特里克·m·阿诺特Himanshu乔希,阿列克谢Aksimentiev和Stefan Howorka
朗缪尔34 (49)15084 - 15092 (2018)
DOI:10.1021 / acs.langmuir.8b02271助理

突出

Lipid-anchored DNA可以附加功能货物双层膜在DNA纳米技术、合成生物学、细胞生物学研究。优化DNA锚定,理解DNA−膜相互作用的结合强度、程度、结构动力学是必需的。这里我们用实验和分子动力学(MD)模拟来确定膜绑定cholesterol-modified DNA依赖于静电和空间因素涉及脂质headgroup电荷,双工或单链DNA,缓冲区组成。实验区分自由和膜vesicle-bound DNA,从而揭示了固定的表面密度DNA及其亲和力,先前没有已知的东西。Kd值范围从8.5±4.9到466±134μM,带负电headgroups导致弱绑定由于静电排斥对带负电荷的DNA。原子论的MD模拟解释研究结果,阐明固定DNA的动态特性,如单链DNA的蘑菇型构象悬停双分子层表面与双链DNA的直接构象。生物物理洞察绑定强度膜以及DNA的分子可访问性杂化分子货物预计将促进创造自然的仿生DNA版本膜研究和纳米生物纳米孔和骨骼。

文摘

Lipid-anchored DNA可以附加功能货物双层膜在DNA纳米技术、合成生物学、细胞生物学研究。优化DNA锚定,理解DNA−膜相互作用的结合强度、程度、结构动力学是必需的。这里我们用实验和分子动力学(MD)模拟来确定膜绑定cholesterol-modified DNA依赖于静电和空间因素涉及脂质headgroup电荷,双工或单链DNA,缓冲区组成。实验区分自由和膜vesicle-bound DNA,从而揭示了固定的表面密度DNA及其亲和力,先前没有已知的东西。Kd值的范围从8.5±4.9到466±134μM,带负电headgroups导致弱绑定由于静电排斥对带负电荷的DNA。原子论的MD模拟解释研究结果,阐明固定DNA的动态特性,如单链DNA的蘑菇型构象悬停双分子层表面与双链DNA的直接构象。生物物理洞察绑定强度膜以及DNA的分子可访问性杂化分子货物预计将促进创造自然的仿生DNA版本膜研究和纳米生物纳米孔和骨骼。

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所有原子的分子动力学模拟dsDNA分子cholesterol-anchored教皇脂质双分子层膜。这部电影说明了侧面(左)和俯视图(右)300 ns平衡系统的轨迹。DNA骨干(绿色)和基地(红色)显示使用一个卡通表示。每个胆固醇分子(就是secu * tanu减去vdW红色球体)附加到DNA链通过三甘醇链接器(蓝线)。脂质分子显示为灰色线的磷原子就是secu * tanu减去vdW每headgroup强调作为一个球体。行定义仿真单元细胞。为了清晰、水、离子和DNA从邻近的周期性细胞没有显示。

所有原子的分子动力学模拟dsDNA分子cholesterol-anchored 50/50的教皇的混合物组成的脂质膜和POPG脂质。这部电影说明了侧面(左)和俯视图(右)300 ns平衡系统的轨迹。DNA骨干(绿色)和基地(红色)显示使用一个卡通表示。每个胆固醇分子(就是secu * tanu减去vdW红色球体)附加到DNA链通过三甘醇链接器(蓝线)。脂质分子显示为灰色的线和每个PE、PG的磷原子headgroup强调就是secu * tanu减去vdW灰色或橙色球,分别。为了清晰起见,水,离子从邻近的周期性细胞和DNA不显示。

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