moDON设计与折叠
构建具有模块化连接位点的DNA折纸单体
设计78螺旋束moDON，包含核心、模块壳和连接位点；使用支架和订书钉链折叠，纯化后表征。
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由单一模块化DNA折纸组装而成的完全可寻址设计者超结构
Fully addressable designer superstructures assembled from one single modular DNA origami.
实验完整度
高包含体外模型（DNA折纸条、Au NP偶联）及多种检测（AGE、TEM、oxDNA模拟），实现功能验证（组装/解组装）与机制验证（正交连接）。
主要模型
模块化DNA折纸（moDON）单体 xy方向形状互补连接超结构 z方向三链连接超结构 金纳米颗粒（Au NP）标记的超结构
重点核对
moDON折叠条件：1×TAE含15 mM MgCl2，65°C变性5分钟，50.5°C等温折叠3小时 xy连接组装条件：添加MgCl2至40 mM，37°C过夜孵育 z连接组装条件：连接链5倍过量于handle，20 mM MgCl2，37°C过夜孵育 解组装条件：invader链5倍过量于连接链，或降低MgCl2至5 mM AGE检测：1%琼脂糖凝胶，含11 mM MgCl2的TAE缓冲液，70 V，90分钟，冰上
摘要
DNA纳米技术，尤其是DNA折纸方法，是创建精确纳米级物体的原始工具。对于DNA折纸，长单链DNA支架链被众多较小的订书钉链折叠成碱基对精确的形状，从而允许精确修饰和掺入客体分子。然而，DNA折纸在尺寸上受到限制，因此可被纳米级精确控制的区域也受到限制。先前创建更大组装体的方法要么成本高昂，要么缺乏结构控制。在这里，我们将两种模块化方法整合到一个示例性的模块化DNA折纸（moDON）中。模块化允许创建超过50,000种不同的单体，并随后组装出大量完全可寻址的设计者超结构，同时保持制造成本非常低。这里引入的DNA折纸设计模块化方法为在各种尺度上构建精确组织且完全可寻址的结构提供了一种高效、成本有效的解决方案。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 如何以低成本和高结构控制力构建大型、完全可寻址的DNA折纸超结构？
- 核心机制
- 通过可重路由支架实现xy方向形状互补连接的模块化，以及通过定向三链系统实现z方向连接的模块化，两种连接正交且可选择性触发。
- 主要证据
- AGE和TEM显示二聚体至九聚体及周期管的高效组装，Au NP标记证实超结构中单体寻址能力保留，invader链和低MgCl2实现选择性解组装。
- 研究意义
- 为合成生物学应用提供高效、成本有效的构建精确组织且完全可寻址超结构的方法，并可能作为层级组装的补充或替代。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
xy方向组装与表征
验证xy方向模块化连接及超结构组装
通过形状互补和订书钉侵入形成二聚体、三聚体、四聚体、六聚体、七聚体及周期晶格，AGE和TEM分析产率。
z方向组装与表征
验证z方向三链连接及超结构组装
使用连接链I-IV形成二聚体至五聚体及对称六聚体至九聚体，AGE和TEM分析产率。
选择性组装与解组装
验证xy和z连接正交性及触发特异性
平行组装不同结构，使用MgCl2或连接链触发选择性组装；使用invader链或低MgCl2触发选择性解组装。
Au NP标记与寻址验证
验证超结构中单体寻址能力保留
将DNA包被的Au NP与展示anti-handle的特定moDON单体偶联，TEM观察定位。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| DNA折纸折叠 | Biometric TRIO热循环仪 | Analytic Jena | -- |
| MJ research PTC-200热循环仪 | MJ research | -- | |
| DNA折纸纯化 | Amicon离心过滤器 | Merck Millipore | UFC5100 |
| 琼脂糖凝胶电泳 | SYBR safe核酸染料 | invitrogen | S33102 |
| 透射电子显微镜 | 碳包覆铜网 | Plano GmbH | S162-3 |
| Jeol-JEM-1230透射电子显微镜 | Jeol | -- | |
| 金纳米颗粒合成 | 四氯金酸 | -- | -- |
| 柠檬酸三钠 | -- | -- | |
| 金纳米颗粒功能化 | 巯基化DNA寡核苷酸 | biomers.net | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| moDON折叠 | 折叠缓冲液MgCl2浓度15 mM、变性温度65°C 5分钟、折叠温度50.5°C 3小时 阅读提示：Methods中DNA Origami Design, Synthesis and Purification小节及Figure S87 |
| xy连接组装 | MgCl2浓度40 mM、孵育温度37°C过夜、单体浓度1或2 nM 阅读提示：Methods中Assembly小节及Figure 2c |
| z连接组装 | 连接链5倍过量、MgCl2浓度20 mM、孵育温度37°C过夜 阅读提示：Methods中Assembly小节及Figure 3b |
| z连接解组装 | invader链5倍过量、孵育温度37°C、MgCl2浓度20 mM 阅读提示：Methods中Disassembly小节及Figure 5d |
| xy连接解组装 | MgCl2浓度降至5 mM、订书钉侵入长度2 nt、孵育温度37°C 阅读提示：Figure 5e及Figure S82 |
| Au NP标记 | Au NP至少5倍过量于handle、孵育室温1小时 阅读提示：Methods中Au NP Synthesis and moDON Modification小节 |