具有单分子敏感性的跨膜电位的DNA折纸电压传感器

Sarah E. Ochmann，Henanshu Joshi，EceBoshi，Henri G.Franquelim，Pierre Stegemann，BarbaraSaccà，Ulrich F. Keyser，Aleksei Aksimimiev，以及Philip Tinefeld
纳米字母21（20.）8634-8641（2021）
DOI：10.1021 / ACS.NANOLETT1C02584宾馆

强调

神经元中的信号传递随着跨膜电位的变化而进行。为了报告它们，不同的方法，包括光学电压传感染料和遗传编码的电压指示器，已经发展。在这里，我们提出了基于DNA纳米技术的系统，并在脂质体上证明其功能。使用DNA折纸，我们掺入并优化了模块化膜靶向和电压感应的不同性质。作为传感单元，我们使用锚固到膜的疏水性红色染料和DNA的阴离子绿色染料，以连接纳米结构和膜染料锚。通过荧光共振能量转移（FRET）读出的逆向脂肪抑菌能量转移（FRET）的电压诱导的阴离子供体单元的变化。观察到ΔΣ= 100mV的~5％的尺寸变化。传感器的工作机制通过分子动力学模拟合理化。我们的方法持有应用作为治愈的膜传感器的潜力。

抽象的

神经元中的信号传递随着跨膜电位的变化而进行。为了报告它们，不同的方法，包括光学电压传感染料和遗传编码的电压指示器，已经发展。在这里，我们提出了基于DNA纳米技术的系统，并在脂质体上证明其功能。使用DNA折纸，我们掺入并优化了模块化膜靶向和电压感应的不同性质。作为传感单元，我们使用锚固到膜的疏水性红色染料和DNA的阴离子绿色染料，以连接纳米结构和膜染料锚。通过荧光共振能量转移（FRET）读出的逆向脂肪抑菌能量转移（FRET）的电压诱导的阴离子供体单元的变化。观察到ΔΣ= 100mV的~5％的尺寸变化。传感器的工作机制通过分子动力学模拟合理化。我们的方法持有应用作为治愈的膜传感器的潜力。

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DNA折纸板MRDNA模拟设计为跨膜电位传感器。粗粒粒度的仿真从折纸板的Cadnano设计开始，该折纸板首先映射到5-BP / Bead模型，然后是1-Bead / BP模型。最后，通过在粗粒模拟中平均平衡的构象来获得系统的全原子模型。最后，使用弹性束缚网络模拟了全原子模型的纳秒纳秒。

ATTO532（黄色）和ATTO647N（红色）染料分子与DSDNA纯溶液中的ATTO532（黄色）和ATTO647N（红色）分子的全原子分子动力学模拟。电影从相同的初始配置中说明了两个独立仿真运行的MD轨迹（运行1和运行2）。为了清楚起见，未显示水和离子。

ATTO532（黄色）和ATTO647N（红色）染料分子的全原子分子动力学模拟与DOPC脂质双层膜固定的DSDNA缀合。电影从相同的初始配置中说明了两个独立仿真运行的MD轨迹（运行1和运行2）。为了清楚起见，未显示水和离子。