DNA origami mere modstandsdygtig end tidligere forstået

DNA origami -teknikken er en meget udbredt metode til fremstilling af komplekse, alligevel veldefinerede nanostrukturer, med anvendelser inden for biofysik, molekylær Biologi, samt levering af lægemidler og enzymer. En stor udfordring, imidlertid, har været i at opnå langvarig stabilitet under de betingelser, der kræves til disse applikationer.

Indtil nu, teknikken har krævet høje koncentrationer af magnesium langt over dem, der findes i menneskekroppen.

"Konventionel DNA origami-samling kræver mængder magnesium let 10-30 gange så høje som dem under normale fysiologiske forhold. Med vores metode, vi kan gå under en tusindedel af den mindste magnesiumkoncentration, der tidligere er rapporteret, "siger adjungeret professor Veikko Linko fra Aalto University, der ledede undersøgelsen sammen med Dr. Adrian Keller fra Paderborn Universitet.

Nøglen til den skånsomme bufferudvekslingsmetode, udviklet af forskerne, er at fjerne frie ioner fra bufferopløsningen effektivt, men ikke alt resterende magnesium fra nanostrukturerne. Tidligere forskning har identificeret lave magnesiumniveauer som en af ​​de mest kritiske parametre, der reducerer DNA-origami-stabiliteten i cellekulturmedier.

"Vi fandt - ganske overraskende - at bare Tris og rent vand fungerede godt med lave magnesiumniveauer til alle typer strukturer, " forklarer Linko.

Tris er en almindelig bestanddel af anvendte bufferopløsninger, for eksempel, i biokemiapplikationer. Fund viser, at fosfatbaserede buffere med en høj nok koncentration af natrium eller kalium også kan stabilisere DNA-origami.

Undersøgelsen undersøgte stabiliteten af ​​kvasi-en-dimensionelle, todimensionelle og tredimensionelle DNA-origami-objekter. Nanostrukturerne opnået ved hjælp af teknikken viste stærk strukturel integritet, vedligeholdes selv i længere perioder.

"Vi kan gemme strukturerne i lavmagnesiumforhold i uger og endda måneder uden at se nogen strukturelle defekter. Disse fund kan bane vejen for en overflod af biomedicinske anvendelser, der tidligere blev antaget umulige, som for eksempel fluoroforer og mange enzymer er følsomme over for magnesiumniveauer, " forestiller sig Linko.

Forskerne observerede endvidere, at jo tættere spiralerne var i deres DNA-objekter, jo mere følsomme var de over for miljøet under forhold med lavt magnesiumindhold. Dette tyder på, at stabiliteten af ​​DNA-origami kan forbedres gennem optimering af designproceduren.