控制聚合cholesterol-modified DNA纳米结构

亚历山大•Ohmann Kerstin Gopfrich Himanshu乔希,丽贝卡·f·汤普森,戴安娜Sobota,尼尔·a·Ranson阿列克谢Aksimentiev,乌尔里希大
核酸的研究47 (21)11441 - 11451 (2019)
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkz914助理

突出

DNA纳米技术支持可编程的设计DNA-built这可控与生物膜相互作用及其甚至模仿天然膜蛋白质的功能。共价链接到DNA,疏水性的修改是必不可少的目标接口的DNA纳米结构脂质膜。然而,这些疏水标签通常诱导消除不受欢迎的聚合控制结构,DNA纳米技术的主要优势。在这里,我们研究cholesterol-modified DNA纳米结构的聚合使用non-denaturing聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法相结合,动态光散射,共焦显微镜和原子的分子动力学模拟。我们表明,聚合cholesterol-tagged ssDNA顺序相依,而对于DNA结构组装,胆固醇的数量和位置标签是主导因素。分子动力学模拟cholesterol-modified ssDNA表明,疏水一半核苷酸环绕,保护环境。利用这种行为,我们将演示实验的聚合cholesterol-modified DNA纳米结构的长度可以控制ssDNA悬臂位置毗邻胆固醇。我们的易于实现的方法优化cholesterol-mediated聚合允许增加控制和进一步的结构关系membrane-interfacing DNA结构——一个基本采用DNA的研究及其生物医学的先决条件。

文摘

DNA纳米技术支持可编程的设计DNA-built这可控与生物膜相互作用及其甚至模仿天然膜蛋白质的功能。共价链接到DNA,疏水性的修改是必不可少的目标接口的DNA纳米结构脂质膜。然而,这些疏水标签通常诱导消除不受欢迎的聚合控制结构,DNA纳米技术的主要优势。在这里,我们研究cholesterol-modified DNA纳米结构的聚合使用non-denaturing聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法相结合,动态光散射,共焦显微镜和原子的分子动力学模拟。我们表明,聚合cholesterol-tagged ssDNA顺序相依,而对于DNA结构组装,胆固醇的数量和位置标签是主导因素。分子动力学模拟cholesterol-modified ssDNA表明,疏水一半核苷酸环绕,保护环境。利用这种行为,我们将演示实验的聚合cholesterol-modified DNA纳米结构的长度可以控制ssDNA悬臂位置毗邻胆固醇。我们的易于实现的方法优化cholesterol-mediated聚合允许增加控制和进一步的结构关系membrane-interfacing DNA结构——一个基本采用DNA的研究及其生物医学的先决条件。

电影S1。所有原子的MD模拟cholesterol-modified ssDNA。这部电影说明了30的0.5µs MD轨迹胸苷(30 t) ssDNA链。两个独立的模拟运行从相同的初始配置(1和跑2)所示。ssDNA环绕着胆固醇组在模拟运行。水和离子没有显示清晰。

电影S2。所有原子的MD模拟cholesterol-modified DNA双没有过剩。这部电影说明了0.5µs MD轨迹的DNA双胆固醇标签,但没有一个邻ssDNA过剩。两个独立的模拟运行从相同的初始配置(1和跑2)所示。水和离子没有显示清晰。

电影S3。所有原子的MD模拟cholesterol-modified DNA双6元过剩。这部电影说明了0.5µs MD轨迹的DNA双胆固醇标签和一个相邻的6元过剩。两个独立的模拟运行从相同的初始配置(1和跑2)所示。水和离子没有显示清晰。