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The DNA Helix01:16

The DNA Helix

Overview
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DNA as a Genetic Template

Two structural features of the DNA molecule provide a basis for the mechanisms of heredity: the four nucleotide bases and its double-stranded nature. The Watson-Crick model of double-helical DNA structure, proposed in 1952, drew heavily upon the X-ray crystallography work of researchers Rosalind Franklin and Maurice Wilkins. Watson, Crick, and Wilkins jointly received the Nobel Prize in Physiology or Medicine for their work in 1962. Franklin was, controversially, excluded from the prize for...
The DNA Helix01:07

The DNA Helix

Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA is composed of two strands of nucleotides that wind around each other to form a spring-like structure called a double helix. However, the double helix is not perfectly symmetrical. Instead, there are regularly occurring grooves in the structure. The major groove occurs where the sugar-phosphate backbones are relatively far apart. This space...
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Nucleic Acid Structure01:25

Nucleic Acid Structure

The pentose sugar in DNA is deoxyribose, while in RNA the pentose sugar is ribose. The difference between the sugars is the presence of the hydroxyl group on the ribose's second carbon and a hydrogen on the deoxyribose's second carbon. The phosphate residue attaches to the hydroxyl group of the 5′ carbon of one sugar and the hydroxyl group of the 3′ carbon of the sugar of the next nucleotide, which forms  a 5′ to 3′ phosphodiester linkage.
DNA Structure
DNA has a double-helix structure. The...

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Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles
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Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Published on: May 8, 2015

折りたたむDNAは,ナノスケールの形状とパターンを生み出します.

Paul W K Rothemund1

  • 1Departments of Computer Science and Computation & Neural Systems, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA. pwkr@dna.caltech.edu

Nature
|March 17, 2006
PubMed
まとめ

研究者らは,複雑な2Dナノ構造を作成するためのDNA自己組み立て方法を開発しました. このテクニックは,DNAスキャフォールドとステープルストランドを使用して,ナノスケール精度で任意の形状に分子を折りたたむ.

科学分野:

  • ナノテクノロジー ナノテクノロジー
  • バイオ分子工学とは
  • マテリアルサイエンス 材料科学

背景:

  • ボトムアップ製造は,ナノ構造の作成のための原子/分子自己組織に依存しています.
  • 大きな課題は,ボトムアップで製造されたナノ構造で高度な複雑性を達成することです.
  • DNAの自己組み立ては,複雑なナノ構造の製造のための有望な道を提供します.

研究 の 目的:

  • 単一鎖の長いDNAを任意の2D形状に折りたたむための簡単な方法を紹介します.
  • DNAの自己組み立てを使用して複雑なナノ構造物の作成を可能にします.
  • パターンとより大きなアセンブリのためのDNAナノ構造のプログラム性を実証する.

主な方法:

  • 7キロ塩基単一鎖DNAスキャフォールドでラスターフィーリングによる2D形状の設計.
  • 200以上の短いオリゴヌクレオチドのステープルストランドを使用して,脚すりを固定します.
  • 望ましいナノ構造体へのエスカフォルドとステープルストランドの1段階の自己組み立て.

主要な成果:

  • 約100 nmの直径の任意の2D形状 (正方形,円盤,星) にDNA分子を折りたたんで成功しました.
  • 6nmの空間解像度を達成し,各オリゴヌクレオチドが6nmのピクセルとして機能します.

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  • 複雑な表面パターン (単語,画像) とより大きなアセンブリ (網状,分子複合体) を作成する能力を実証しました.

    • 結論:

    • 記述されたDNA自己組み立て方法は,複雑な2Dナノ構造を高精度で製造するのに有効です.
    • このアプローチにより,プログラム可能なパターンが形成され,より大きく,秩序のある分子アセンブリが形成されます.
    • このテクニックは,トップダウンメソッドの複雑さに匹敵するボトムアップ製造能力を向上させます.