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不同阳离子中 DNA 纳米结构的自组装。

Self-Assembly of DNA Nanostructures in Different Cations.

机构信息

The RNA Institute, University at Albany, State University of New York, Albany, NY, 12222, USA.

Department of Bioengineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, 61801, USA.

出版信息

Small. 2023 Sep;19(39):e2300040. doi: 10.1002/smll.202300040. Epub 2023 Jun 1.

Abstract

The programmable nature of DNA allows the construction of custom-designed static and dynamic nanostructures, and assembly conditions typically require high concentrations of magnesium ions that restricts their applications. In other solution conditions tested for DNA nanostructure assembly, only a limited set of divalent and monovalent ions are used so far (typically Mg and Na ). Here, we investigate the assembly of DNA nanostructures in a wide variety of ions using nanostructures of different sizes: a double-crossover motif (76 bp), a three-point-star motif (~134 bp), a DNA tetrahedron (534 bp) and a DNA origami triangle (7221 bp). We show successful assembly of a majority of these structures in Ca , Ba , Na , K and Li and provide quantified assembly yields using gel electrophoresis and visual confirmation of a DNA origami triangle using atomic force microscopy. We further show that structures assembled in monovalent ions (Na , K and Li ) exhibit up to a 10-fold higher nuclease resistance compared to those assembled in divalent ions (Mg , Ca and Ba ). Our work presents new assembly conditions for a wide range of DNA nanostructures with enhanced biostability.

摘要

DNA 的可编程性允许构建定制设计的静态和动态纳米结构,而组装条件通常需要高浓度的镁离子,这限制了它们的应用。在迄今为止测试的用于 DNA 纳米结构组装的其他溶液条件下,只使用了有限的一组二价和一价离子(通常是 Mg 和 Na)。在这里,我们使用不同尺寸的纳米结构研究了在各种离子中组装 DNA 纳米结构的情况:双交叉基元(76 bp)、三点星基元(~134 bp)、DNA 四面体(534 bp)和 DNA 折纸三角形(7221 bp)。我们展示了这些结构中的大多数在 Ca、Ba、Na、K 和 Li 中成功组装,并使用凝胶电泳进行了定量组装产率的测量,并用原子力显微镜对 DNA 折纸三角形进行了可视化确认。我们进一步表明,与在二价离子(Mg、Ca 和 Ba)中组装的结构相比,在单价离子(Na、K 和 Li)中组装的结构具有高达 10 倍的更高的核酸酶抗性。我们的工作为具有增强的生物稳定性的广泛的 DNA 纳米结构提供了新的组装条件。

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