Konstruktion, montering och kontroll av en 2D DNA Origami nanostrukturen (3 / 9 steg)
Steg 3: Simulering i CanDo
När vi hade utformats och visualiseras nanostrukturen, ville vi att simulera origami för att verifiera att vår design var robust. Eftersom DNA origami är ett mycket flexibelt material, används delningsfilter i design för att göra strukturen styvare. Det finns många olika sätt att placera delningsfilter, och för att berätta om en struktur har stela delar vi använde CanDo web app för att simulera vår design.
3D-lösning form och flexibilitet av DNA nanostrukturer förutsägs baserat på antagandet att DNA dubbel-helix mekaniska svar väl approximeras av en homogen elastisk stav med axial vridning och böjning moduli som har mätts experimentellt med hjälp av olika direkt, singel-molekyl, som ensemble tekniker [8]. Dubbel-strand delningsfilter modelleras som stela länkar ansluta angränsande spiraler som initialt är placerade på en honeycomb eller fyrkantiga galler, som ger inre begränsningar som deformeras DNA från sin raka, rod-liknande konformation till komplexa former som visas i detalj i [4, 7-8]. Modellen står också för effekten av ryggraden nicks i DNA-strängar, entropic elasticitet enkelsträngat DNA används för att designa, till exempel tensegrity strukturer [10], och avlägsna delningsfilter krävs att trådram modellstrukturer [4]. Var och en av dessa modell funktioner är ungefärliga, emellertid, och därför förblir ett aktivt område för forskning. Computational Prediktion av deformerade DNA former utförs med finita elementmetoden genomförs i kommersiell programvara programmet ADINA (ADINA R & D, Inc.), som är en väl etablerad numerisk teknik för analys av komplexa strukturella mekanik och dynamics [11]. Termiskt-inducerad växlingarna av DNA nanostrukturer beräknas med hjälp av equipartition sats av statistisk mekanik och normal mode-analys som visas för proteiner i [12-13]. Atomic modeller av DNA nanostrukturer genereras från 3D-lösning former och termiska variationer, som visas för utformningen av ljus-skörd nanomaskiner sig [14], DNA gjutning formar för oorganiska strukturer [15] och galler-free DNA strukturer [16].
Resulterande cadnano filerna var upp till CanDo för solid body simulering med följande parametrar.
--CanDo inlämning--< br >
Datum och tid: 2015-06-29 16:23:49
Namn: Aaron Berliner
Universitet/institut/företag: Autodesk
E-post: aaron.berliner
Filnamn: aNANO_2D_6_29_helixEnds.json
Filtyp: square
Axiell upphov: 0,34
Helix diameter: 2,25
Crossover avstånd: 10.5
Axiell stelhet: 1100
Bockning stelhet: 230
Vridstyvhet: 460
Nick stelhet faktor: 0,01
Modell: fina
Film: Ja
Atomär modell: yesWithMovie
Sekvensera Filnamn: aNANO_2D_6_29_helixEnds.csv
Inloggad: sanna
CanDo återvände solid body simuleringar med slutliga förskjutning mellan 1,6 och 6.2 nanometer. Simuleringen illustreras av både siffror och filmer. I de första iterationerna av denna design, deplacement intervallet överskrids ~ 50 nanometer (minns att DNA spiraler är cirka 2 nanometer i diameter, och hela designen här handlar om 120nm tall och 60nm brett på A's join). Reducerades kraftigt av iteration placeringen av delningsfilter, och våra resulterande CanDo simuleringar visar att ingen enda helix eller små spiralformade subuniten visar stora förskjutningar. Kvalitativt, en stor global twist placeras på strukturen, men följande Rothemund resultat, experimentella resultat förväntas förbli platt på en glimmer yta på AFM.