Rütmiliselt pulseeriv lehevedru DNA-origami nanomootor, mis juhib passiivset järgijat – Nature Nanotechnology

Rütmiliselt pulseeriv lehevedru DNA-origami nanomootor, mis juhib passiivset järgijat – Nature Nanotechnology

Ajatempel: 19. oktoober 2023 2:00
Allikasõlm: 2337260

  • Kammerer, C. et al. Biomimeetilised ja tehnomeetilised üksikmolekulaarsed masinad. Chem. Lett. 48, 299 – 308 (2019).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Feringa, BL Väikeste ehitamise kunst: molekulaarlülititest molekulaarsete mootoriteni. J. Org. Chem. 72, 6635 – 6652 (2007).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Bath, J. & Turberfield, AJ DNA nanomasinad. Nat. Nanotehnoloogia. 2, 275 – 284 (2007).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Erbas-Cakmak, S., Leigh, DA, McTernan, CT & Nussbaumer, AL Kunstlikud molekulaarmasinad. Chem. Rev. 115, 10081 – 10206 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Feng, Y. et al. Molekulaarpumbad ja mootorid. J. Am. Chem. Soc. 143, 5569 – 5591 (2021).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • von Delius, M. & Leigh, DA Kõnnivad molekulid. Chem. Soc. Rev. 40, 3656 – 3676 (2011).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Chakraborty, K., Veetil, AT, Jaffrey, SR & Krishnan, Y. Nucleic acid-based nanodevices in biological imaging. Annu. Biochem. 85, 349 – 373 (2016).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Cui, C. et al. Lüsosoomile suunatud DNA nanoseade sihib kasvajate nõrgestamiseks selektiivselt makrofaage. Nat. Nanotehnoloogia. 16, 1394 – 1402 (2021).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Stommer, P. et al. Sünteetiline torukujuline molekulaarne transpordisüsteem. Nat. Kommuun. 12, 4393 (2021).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Li, Y. et al. Väikeste molekulide lekkevaba transportimine läbi mikronipikkuste DNA nanokanalite. Sci. Adv. 8, eabq4834 (2022).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Kamiya, Y. & Asanuma, H. Valgusjuhitav DNA nanomasin fototundliku molekulaarmootoriga. Kogunemine Chem. Res. 47, 1663 – 1672 (2014).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Marras, AE, Zhou, L., Su, HJ & Castro, CE Programmeeritav DNA origami mehhanismide liikumine. Proc. Natl Acad. Sci. USA 112, 713 – 718 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Kudernac, T. et al. Neljarattalise molekuli elektriliselt juhitav suunaline liikumine metallpinnal. loodus 479, 208 – 211 (2011).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Ragazzon, G., Baroncini, M., Silvi, S., Venturi, M. & Credi, A. Light-powered autonoomne ja suunaline molekulaarne liikumine hajutava isekoostuva süsteemi kohta. Nat. Nanotehnoloogia. 10, 70 – 75 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Erbas-Cakmak, S. et al. Keemilise kütuse impulssidega käitatavad pöörlevad ja lineaarsed molekulaarmootorid. teadus 358, 340 – 343 (2017).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Amano, S., Fielden, SDP & Leigh, DA Katalüüsiga juhitav kunstlik molekulaarpump. loodus 594, 529 – 534 (2021).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Pumm, AK et al. DNA origami pöörlev põrkmootor. loodus 607, 492 – 498 (2022).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Shi, X. et al. Iseorganiseerunud DNA rootori pidev ühesuunaline pöörlemine nanopooril. Nat. Phys. 18, 1105 (2022).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Wilson, MR et al. Autonoomne keemilise kütusega väikese molekuliga mootor. loodus 534, 235 – 240 (2016).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Baroncini, M. et al. Molekulaarmasinate valmistamine ja kasutamine: multidistsiplinaarne väljakutse. Keemia Avatud 7, 169 – 179 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Valero, J., Pal, N., Dhakal, S., Walter, NG & Famulok, M. Bio-hübriidne DNA rootor-stator nanomootor, mis liigub mööda etteantud radu. Nat. Nanotehnoloogia. 13, 496 – 503 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Poppleton, E., Mallya, A., Dey, S., Joseph, J. & Sulc, P. Nanobase.org: DNA ja RNA nanostruktuuride hoidla. Nucleic Acids Res. 50, D246–D252 (2022).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Zhou, L., Marras, AE, Su, HJ ja Castro, CE DNA origami ühilduvad nanostruktuurid, millel on häälestatavad mehaanilised omadused. ACS Nano 8, 27 – 34 (2014).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Shi, Z., Castro, CE & Arya, G. Konformatsiooniline dünaamika mehaaniliselt ühilduvate DNA nanostruktuuride põhjal jämedateralise molekulaarse dünaamika simulatsioonidest. ACS Nano 11, 4617 – 4630 (2017).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Los, GV et al. HaloTag: uudne valgu märgistamise tehnoloogia raku kuvamiseks ja valgu analüüsiks. ACS Chem. Biol. 3, 373 – 382 (2008).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Valero, J. & Famulok, M. Põlenud sildade regenereerimine DNA katenaanikõndijal. Angew. Chem. Int. Ed. Ingl. 59, 16366 – 16370 (2020).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Yu, Z. et al. Isereguleeruv DNA rotaksaani lineaarne ajam, mida juhib keemiline energia. J. Am. Chem. Soc. 143, 13292 – 13298 (2021).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Scheres, SH RELION: Bayesi lähenemisviisi rakendamine krüo-EM struktuuri määramisel. J. Struktuur. Biol. 180, 519 – 530 (2012).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Pereira, MJ et al. Üksikud VS ribosüümi molekulid näitavad dünaamilist ja hierarhilist voltimist katalüüsi suunas. J. Mol. Biol. 382, 496 – 509 (2008).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Sabanayagam, CR, Eid, JS & Meller, A. Fluorestsentsresonantsi energiaülekande kasutamine kauguste mõõtmiseks mööda üksikuid DNA molekule: mitteideaalsest ülekandest tingitud parandused. J. Chem. Phys. 122, 061103 (2005).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Guajardo, R., Lopez, P., Dreyfus, M. & Sousa, R. NTP kontsentratsiooni mõju esialgsele transkriptsioonile T7 RNAP abil näitavad, et translokatsioon toimub passiivse libisemise kaudu ja näitavad, et lahknevatel promootoritel on produktiivseks initsiatsiooniks erinevad NTP kontsentratsiooninõuded. J. Mol. Biol. 281, 777 – 792 (1998).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Koh, HR jt. Transkriptsiooni initsiatsiooni ja konformatsiooniliste muutuste korreleerimine ühe subühiku RNA polümeraasi poolt peaaegu aluspaari eraldusvõimega. Mol. Kamber 70, 695–706 e695 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Tang, GQ, Roy, R., Bandwar, RP, Ha, T. & Patel, SS Transkriptsiooni initsiatsioonist RNA polümeraasi pikenemiseni ülemineku reaalajas jälgimine. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 22175 – 22180 (2009).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Kim, JH & Larson, RG T1 RNA polümeraasi 7D difusiooni ja transkriptsiooni pikenemise ühe molekuli analüüs piki üksikuid venitatud DNA molekule. Nucleic Acids Res. 35, 3848 – 3858 (2007).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Martin, CT, Muller, DK & Coleman, JE Protsessilisus T7 RNA polümeraasi transkriptsiooni varases staadiumis. Biokeemia 27, 3966 – 3974 (1988).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Lee, S., Nguyen, HM & Kang, C. Tiny abortive initiation transkriptid avaldavad antiterminatsiooni aktiivsust RNA juuksenõelast sõltuvale sisemisele terminaatorile. Nucleic Acids Res. 38, 6045 – 6053 (2010).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Henderson, KL et al. RNA polümeraas: samm-sammult kineetika ja transkriptsiooni initsiatsiooni mehhanism. Biokeemia 58, 2339 – 2352 (2019).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Revyakin, A., Liu, C., Ebright, RH & Strick, TR Abortive initiation and productive initiation by RNA polümerase hõlmab DNA scrunching. teadus 314, 1139 – 1143 (2006).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Shen, H. & Kang, C. Pikevate transkriptide kahe saidi kontakt faagi T7 RNA polümeraasiga C-terminaalsetes piirkondades. J. Biol. Chem. 276, 4080 – 4084 (2001).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Ouldridge, TE, Louis, AA & Doye, JPK Jämedateralise DNA mudeli struktuursed, mehaanilised ja termodünaamilised omadused. J. Chem. Phys. 134, 085101 (2011).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Rovigatti, L., Sulc, P., Reguly, IZ & Romano, F. Paralleliseerimise lähenemisviiside võrdlus GPU-de molekulaarse dünaamika simulatsioonides. J. Comput. Chem. 36, 1 – 8 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Snodin, BE jt. Täiustatud struktuuriomaduste ja soolasõltuvuse tutvustamine DNA jämedateralises mudelis. J. Chem. Phys. 142, 234901 (2015).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Sulc, P. et al. Jämedateralise DNA mudeli järjestusest sõltuv termodünaamika. J. Chem. Phys. https://doi.org/10.1063/1.4754132 (2012).

  • Thomen, P. et al. T7 RNA polümeraasi uuriti jõu mõõtmise teel, muutes kofaktori kontsentratsiooni. Biophys. J. 95, 2423 – 2433 (2008).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Durniak, KJ, Bailey, S. & Steitz, TA Transkribeeriva T7 RNA polümeraasi struktuur üleminekul initsiatsioonist pikenemiseni. teadus 322, 553 (2008).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Ramezani, H. & Dietz, H. Masinate ehitamine DNA molekulidega. Nat. Geneet. 21, 5 – 26 (2020).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Yoon, J., Eyster, TW, Misra, AC & Lahann, J. Cardiomyocyte-driven actuation in biohybrid microcylinders. Adv. Mater. 27, 4509 – 4515 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Sagara, Y. et al. Rotaksaanid kui mehhanokroomsed fluorestseeruvad jõumuundurid polümeerides. J. Am. Chem. Soc. 140, 1584 – 1587 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Chen, S. et al. Kunstlik molekulaarne süstik töötab ioonide transpordiks lipiidide kaksikkihtides. J. Am. Chem. Soc. 140, 17992 – 17998 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • DeLuca, M., Shi, Z., Castro, CE & Arya, G. Dünaamiline DNA nanotehnoloogia: funktsionaalsete nanomõõtmeliste seadmete suunas. Nanoskaala Horiz. 5, 182 – 201 (2020).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Gerling, T., Wagenbauer, KF, Neuner, AM & Dietz, H. Dünaamilised DNA seadmed ja sõlmed, mis on moodustatud kujuga komplementaarsetest, alustest mitteseotud 3D-komponentidest. teadus 347, 1446 – 1452 (2015).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Skugor, M. et al. Ortogonaalselt fotojuhitav mitteautonoomne DNA-kõndija. Angew. Chem. Int. Ed. Ingl. 58, 6948 – 6951 (2019).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Wang, S. et al. DNA-põhiste põhiseaduslike dünaamiliste võrkude valguse poolt indutseeritud pöörduv ümberkonfigureerimine: rakendamine lülitatavale katalüüsile. Angew. Chem. Int. Ed. Ingl. 57, 8105 – 8109 (2018).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Asanuma, H., Ito, T., Yoshida, T., Liang, X. & Komiyama, M. DNA dupleksi moodustumise ja dissotsiatsiooni fotoregulatsioon, kasutades cis-trans asobenseeni isomerisatsioon. Angew. Chem. Int. Ed. Ingl. 38, 2393 – 2395 (1999).

    <a data-track="click" rel="nofollow noopener" data-track-label="10.1002/(SICI)1521-3773(19990816)38:163.0.CO;2-7″ data-track-action=”article reference” href=”https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291521-3773%2819990816%2938%3A16%3C2393%3A%3AAID-ANIE2393%3E3.0.CO%3B2-7″ aria-label=”Article reference 54″ data-doi=”10.1002/(SICI)1521-3773(19990816)38:163.0.CO;2-7″>Article  CAS  Google Scholar 

  • Liu, M., Asanuma, H. & Komiyama, M. Azobenzene-tethered T7 promootor transkriptsiooni tõhusaks fotoreguleerimiseks. J. Am. Chem. Soc. 128, 1009 – 1015 (2006).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Roy, R., Hohng, S. & Ha, T. Ühemolekulilise FRETi praktiline juhend. Nat. Meetodid 5, 507 – 516 (2008).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Chandradoss, SD jt. Pinna passiveerimine ühemolekuliliste valguuuringute jaoks. J. Vis. Exp. https://doi.org/10.3791/50549 (2014).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Ouldridge, TE, Sulc, P., Romano, F., Doye, JPK & Louis, AA DNA hübridisatsiooni kineetika: tõmblukk, sisemine nihe ja sõltuvus järjestusest. Nucleic Acids Res. 41, 8886 – 8895 (2013).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Snodin, BEK jt. Väikese DNA origami isekoostumise otsene simulatsioon. Acs Nano 10, 1724 – 1737 (2016).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Douglas, SM jt. 3D DNA-origami kujundite kiire prototüüpimine caDNAno abil. Nucleic Acids Res. 37, 5001 – 5006 (2009).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Suma, A. et al. TacoxDNA: kasutajasõbralik veebiserver keerukate DNA struktuuride simuleerimiseks, alates üksikutest ahelatest kuni origamini. J. Comput. Chem. 40, 2586 – 2595 (2019).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Bohlin, J. et al. DNA, RNA ja hübriidvalgu-nukleiinhappe nanostruktuuride projekteerimine ja simuleerimine oxView'ga. Nat. Protoc. 17, 1762 – 1788 (2022).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Poppleton, E. et al. Suurte DNA ja RNA nanostruktuuride projekteerimine, optimeerimine ja analüüs interaktiivse visualiseerimise, redigeerimise ja molekulaarse simulatsiooni abil. Nucl. Acids Res. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa417 (2020)

  • Doye, JPK et al. OxDNA jämedateraline mudel kui tööriist DNA origami simuleerimiseks. Meetodid Mol. Biol. 2639, 93 – 112 (2023).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Skinner, GM, Kalafut, BS & Visscher, K. Allavoolu DNA pinge reguleerib T7 RNA polümeraasi initsiatsioonikompleksi stabiilsust. Biophys. J. 100, 1034 – 1041 (2011).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Kimanius, D., Dong, L., Sharov, G., Nakane, T. & Scheres, SHW Uued tööriistad automatiseeritud krüo-EM üksikosakeste analüüsiks RELION-4.0-s. Biochem. J. 478, 4169 – 4185 (2021).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Kremer, JR, Mastronarde, DN & McIntosh, JR Kolmemõõtmeliste kujutiste andmete arvutivisualiseerimine IMOD abil. J. Struktuur. Biol. 116, 71 – 76 (1996).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Mindell, JA & Grigorieff, N. Kohaliku defookuse ja proovi kallutamise täpne määramine elektronmikroskoopias. J. Struktuur. Biol. 142, 334 – 347 (2003).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Rohou, A. & Grigorieff, N. CTFFIND4: kiire ja täpne defokuseerimise hinnang elektronmikrograafide põhjal. J. Struktuur. Biol. 192, 216 – 221 (2015).

    Artikkel  Google Scholar 

  • Schindelin, J. et al. Fidži: avatud lähtekoodiga platvorm bioloogiliste kujutiste analüüsimiseks. Nat. Meetodid 9, 676 – 682 (2012).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

  • Vester, B. & Wengel, J. LNA (locked nucleic acid): komplementaarse RNA ja DNA kõrge afiinsusega sihtimine. Biokeemia 43, 13233 – 13241 (2004).

    Artikkel  CAS  Google Scholar 

    • Ajatempel:

    Veel alates Loodus Nanotehnoloogia