DNA折纸片瞬时绑定的单分子动力学及超分辨荧光显微研究

（论文部分内容摘抄）

DNA折纸是一种可编程组装纳米分子结构的有效方法。对于这些结构作为功能性生物材料的应用，实时和高空间分辨率的反应动力学和动态过程的研究变得越来越重要。我们提出了一个单分子分析的DNA折纸结合和解除结合动力学的研究。我们发现DNA折纸上的杂交到单链延伸的动力学类似于孤立的基底固定化的DNA，但略微依赖于折纸的位置。 在动力学知识的基础上，我们开发了标记的寡核苷酸与DNA纳米结构的可逆特异结合，用于分辨率<30 nm的折纸(纳米地形成像点积累)成像。该方法被证明为扁平的单体DNA结构以及多聚体带状DNA结构。

近年来，DNA纳米技术的研究领域已成为一个热点。DNA折纸术的发明带来了的变化技术，它使分子工程师建造二维甚至三维的结构。

几乎任何任意形状。对于作为功能化的应用程序材料-作为合成生物系统的基础或作为人工分子机器平台-动态驱动这些纳米级支架上的凹槽越来越很重要。DNA折纸技术是基于数百条短合成DNA主链与长单链DNA支架分子的序列特异性结合，例如，噬菌体的长单链DNA基因组。主链和支架链之间的杂化使支架折叠成二维或三维结构，其形状可通过选择主链序列来指定。所得到的结构可以被寻址，即功能化，具有纳米级的精度。由于DNA折纸结构允许将小分子、蛋白质、适配体或纳米颗粒组织成指定的几何形状，它们分子计算、人工分子机器、分子装配线纳米机器人和工厂的有前途的支架。这样的应用意味着动态过程并需要实时动态功能成像，具有高空间分辨率。监测这些过程的一个很好的工具是单分子荧光。

在这里，我们介绍了一种单分子测定法，用于动态结合和解离短荧光标记的DNA寡核苷酸到单链对接链。例如，从DNA纳米结构中提取。我们使用该方法测定动力学速率和各种参数，如对接链长度、浓度、温度和纳米结构上的结合位点位置，从而获得简单的DNA纳米结构动态过程的设计规则。

为了证明DNA-折纸的可调性，我们使用不同的成像链来满足图中的不同成像要求。对于标记密度比较高的聚物，我们选择了一个长的对接序列，用于短的。我们在这里使用的PCO相机帧速率50fps的图像采集，比较大限度地减少漂移的影响。我们使用了每三个染料分子的较小标记密度。这降低的同时存在多个发射体的可能性。对于精确的距离测量，需要更长的绑定事件。因此我们选择了一个成像器/对接双工和略低的30fps的摄像机帧速率。

作为该方法的一种应用，我们研究了结合动力学在几种 DNA 折纸基板上的位置依赖性。我们发现，折纸结构上的动力学存在轻微的空间异质性，这与之前在溶液中获得的值一致。我们进一步将该检测方法发展为超分辨率显微镜技术(DNA-折纸)该技术利用了荧光标记的DNA 成像链与 DNA 停靠链的瞬态结合，因此非常适合用于DNA折纸等基于DNA 的纳米结构的表征。

DNA-折纸是一种相对简单的技术，无需进一步修改便可轻松地在任何敏感的广场荧光显微镜上实现。获取的数据可以很容易地进行分析和可视化，使用一个自由的。

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