小角度X射线散射测量单层DNA折纸的尺寸和整体扭曲,ACS Nano

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小角度X射线散射测量单层DNA折纸的尺寸和整体扭曲
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-05-29 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b01669
Matthew A B Baker ₁ , Andrew J Tuckwell ₁ , Jonathan F Berengut ₁ , Jonathan Bath ₂ , Florence Benn ₂ , Anthony P Duff ₃ , Andrew E Whitten ₃ , Katherine E Dunn ₂ , Robert M Hynson ₄ , Andrew J Turberfield ₂ , Lawrence K Lee _{1,

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互补 DNA 序列的合理设计可用于创建以纳米精度自组装的纳米结构。DNA纳米结构已通过原子力显微镜和电子显微镜成像。小角 X 射线散射 (SAXS) 提供了关于溶液中 DNA 纳米结构的整体平均状态的互补结构信息。在这里，我们证明 SAXS 可以区分不同的单层 DNA 折纸瓦片，这些瓦片在固定在云母表面并用原子力显微镜成像时看起来相同。我们使用 SAXS 来量化具有不同交叉周期的 DNA 折纸瓷砖的全局扭曲幅度：这些测量突出了单层折纸对链交叉位置的极端结构敏感性。我们还使用 SAXS 来量化拴在 DNA 折纸瓷砖上特定位置的金纳米粒子对之间的距离，并使用这种方法测量溶液中 DNA 纳米结构的整体尺寸和几何形状。最后，我们使用间接傅里叶方法（长期以来一直用于解释来自生物分子的 SAXS 数据）来测量 DNA 折纸纳米管中 DNA 螺旋对之间的距离。总之，这些结果为使用 SAXS 分析溶液中的 DNA 纳米结构和深入了解单层 DNA 折纸结构提供了重要的方法学进步。长期以来一直用于解释来自生物分子的 SAXS 数据，以测量 DNA 折纸纳米管中 DNA 螺旋对之间的距离。总之，这些结果为使用 SAXS 分析溶液中的 DNA 纳米结构和深入了解单层 DNA 折纸结构提供了重要的方法学进步。长期以来一直用于解释来自生物分子的 SAXS 数据，以测量 DNA 折纸纳米管中 DNA 螺旋对之间的距离。总之，这些结果为使用 SAXS 分析溶液中的 DNA 纳米结构和深入了解单层 DNA 折纸结构提供了重要的方法学进步。

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Dimensions and Global Twist of Single-Layer DNA Origami Measured by Small-Angle X-ray Scattering

The rational design of complementary DNA sequences can be used to create nanostructures that self-assemble with nanometer precision. DNA nanostructures have been imaged by atomic force microscopy and electron microscopy. Small-angle X-ray scattering (SAXS) provides complementary structural information on the ensemble-averaged state of DNA nanostructures in solution. Here we demonstrate that SAXS can distinguish between different single-layer DNA origami tiles that look identical when immobilized on a mica surface and imaged with atomic force microscopy. We use SAXS to quantify the magnitude of global twist of DNA origami tiles with different crossover periodicities: these measurements highlight the extreme structural sensitivity of single-layer origami to the location of strand crossovers. We also use SAXS to quantify the distance between pairs of gold nanoparticles tethered to specific locations on a DNA origami tile and use this method to measure the overall dimensions and geometry of the DNA nanostructure in solution. Finally, we use indirect Fourier methods, which have long been used for the interpretation of SAXS data from biomolecules, to measure the distance between DNA helix pairs in a DNA origami nanotube. Together, these results provide important methodological advances in the use of SAXS to analyze DNA nanostructures in solution and insights into the structures of single-layer DNA origami.

更新日期：2018-05-29

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