阳离子调节膜依恋和功能的DNA纳米结构

戴安娜Morzy,罗杰·Rubio-Sanchez Himanshu乔希,阿列克谢Aksimentiev, Lorenzo Di米歇尔,乌尔里希大
美国化学学会杂志》上143 (19)7358 - 7367 (2021)
DOI:10.1021 / jacs.1c00166助理

突出

核酸之间的相互作用和脂质支撑几个关键过程在分子生物学、合成生物技术疫苗技术和纳米。这些交互往往是静电在本质上,他们大部分的现象学还有待开发的化学多样性丰富的脂质,异质性的阶段,和相关的广泛的溶剂条件。这里我们揭开两性离子之间的静电相互作用脂质膜和DNA纳米结构的生理相关阳离子,与识别新航线计划的目的DNA−脂质络合和membrane-active nanodevices。我们证明这个相互作用是影响阶段的脂质膜和离子的化合价,观察二价阳离子之间的桥接核酸和gel-phase影响。此外,即使在存在疏水修饰的DNA,我们发现阳离子仍然需要使DNA粘附液相膜。我们表明,后者机制可以利用控制的依恋程度cholesterol-modified DNA纳米结构通过修改他们的整体疏水性和电荷。除了他们的生物相关性、交互机制我们探索伟大的实际设计中仿生nanodevices潜力,为我们展示了通过构造ion-regulated dna合成的酶。

文摘

核酸之间的相互作用和脂质支撑几个关键过程在分子生物学、合成生物技术疫苗技术和纳米。这些交互往往是静电在本质上,他们大部分的现象学还有待开发的化学多样性丰富的脂质,异质性的阶段,和相关的广泛的溶剂条件。这里我们揭开两性离子之间的静电相互作用脂质膜和DNA纳米结构的生理相关阳离子,与识别新航线计划的目的DNA−脂质络合和membrane-active nanodevices。我们证明这个相互作用是影响阶段的脂质膜和离子的化合价,观察二价阳离子之间的桥接核酸和gel-phase影响。此外,即使在存在疏水修饰的DNA,我们发现阳离子仍然需要使DNA粘附液相膜。我们表明,后者机制可以利用控制的依恋程度cholesterol-modified DNA纳米结构通过修改他们的整体疏水性和电荷。除了他们的生物相关性、交互机制我们探索伟大的实际设计中仿生nanodevices潜力,为我们展示了通过构造ion-regulated dna合成的酶。

一个视频说明1.1μs dsDNA分子相互作用的MD模拟gel-phase (DPPE)脂质双分子层膜。定期的图像系统沿着轴(左到右)和z轴(上下)所示说明DNA的绑定在周期性边界的仿真系统。周期性边界沿轴appriximately固体蓝线所示,而大刀蓝线显示了周期性边界的模拟细胞沿z轴。DNA的骨干绿色所示。21-base对DNA的核苷酸碱基片段在一个模拟单元细胞所示的浅蓝色而周期性图像所示白色。Non-hydrogen原子的脂质膜显示为蓝色(N), tan (P),红(O)、青色(C)领域。水和离子没有显示清晰。

一个视频说明1.2μs MD模拟dsDNA分子与流体相交互(DPhPE)脂质双分子层膜。定期的图像系统沿着轴(左到右)和z轴(上下)所示说明DNA的绑定在周期性边界的仿真系统。周期性边界沿轴appriximately固体蓝线所示,而大刀蓝线显示了周期性边界的模拟细胞沿z轴。DNA的骨干绿色所示。21 -碱基对的核苷酸碱基的DNA片段在一个模拟单元细胞所示的浅蓝色而周期性图像所示白色。Non-hydrogen原子的脂质膜显示为蓝色(N), tan (P),红(O)、青色(C)领域。水和离子没有显示清晰。

一个视频说明dsDNA分子的强大约束力gel-phase (DPPE)脂质双分子层膜。视频涵盖了过去90 ns的平衡MD和电影一样(1)但明确地显示了镁离子和他们的第一个溶解壳,Mg (H2O) 62 +,描绘成红色和白色球体。周期性边界沿轴appriximately固体蓝线所示,而大刀蓝线显示了周期性边界的模拟细胞沿z轴。