研究目的
利用离子浓度变化和超分辨率成像研究DNA纳米结构在脂质膜上的扩散行为控制与组装。
研究成果
该研究展示了一种通过离子浓度变化可逆调控DNA纳米结构在脂质膜上扩散与组装的方法，实现了动态过程超分辨成像。此方法提高了二维组装产率，揭示了膜相关行为机制，在研究生物机理及控制膜载体方面具有应用潜力。
研究不足
短暂固定化的分子机制尚不明确。该方法可能不适用于所有基底（例如，云母支撑的脂质双分子层仍存在残余运动）。样品制备需要特定条件，如对玻璃表面进行KOH处理以降低粗糙度，且若未经纯化，组装产率可能较低。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用CaDNAno 2.0设计的DNA折纸结构，经折叠纯化后通过胆固醇修饰寡核苷酸固定于支撑脂质双层膜（SLBs）。使用自主搭建的全内反射荧光显微镜（TIRF）进行单颗粒追踪测量扩散行为，并通过DNA-PAINT显微技术实现超分辨率成像。通过调节NaCl和MgCl?盐浓度控制扩散与固定化过程。
2：0设计的DNA折纸结构，经折叠纯化后通过胆固醇修饰寡核苷酸固定于支撑脂质双层膜（SLBs）。使用自主搭建的全内反射荧光显微镜（TIRF）进行单颗粒追踪测量扩散行为，并通过DNA-PAINT显微技术实现超分辨率成像。通过调节NaCl和MgCl?盐浓度控制扩散与固定化过程。 样本选择与数据来源：
2. 样本选择与数据来源：DNA纳米结构包含由P7650支架链和订书钉寡核苷酸组装形成的单体及三聚体结构单元。脂质双层膜由DOPC在玻璃或云母基底上形成。
3：实验设备与材料清单：
设备包括自主搭建TIRF显微镜、IX71倒置显微镜（奥林巴斯）、JEM-1011透射电镜（日本电子），以及搭载MosaicSuite插件的ImageJ和Picasso分析软件。材料包含欧非金基因组学/比默公司DNA寡核苷酸、Avanti极地脂质公司脂类，以及不同离子浓度的缓冲液。
4：实验流程与操作步骤：
通过脂质溶液超声处理、胆固醇锚定孵育及DNA纳米结构添加制备SLBs。在不同盐条件下追踪扩散行为。组装时加入三聚化/多聚化寡核苷酸，经缓冲液交换实现固定化后，使用成像链进行DNA-PAINT成像。
5：数据分析方法：
基于MosaicSuite计算粒子轨迹扩散系数。通过Picasso软件结合高斯拟合与漂移校正重建超分辨率图像。统计分析包括最近邻距离测量与团簇内单体计数。
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IX71 inverted microscope
IX71
Olympus
Used for imaging DNA nanostructures under green illumination for diffusion measurements.
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JEM-1011 transmission electron microscope
JEM-1011
JEOL
Used for TEM imaging of DNA origami structures to confirm folding and assembly.
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TIRF microscope
custom-built
Used for single-particle tracking and super-resolution imaging of DNA nanostructures on lipid membranes.
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ImageJ software
Used with MosaicSuite plugin for analyzing particle tracks and diffusion coefficients.
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Picasso software
Used for super-resolution image reconstruction from DNA-PAINT data, including drift correction and Gaussian fitting.
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CaDNAno software
2.0
Used for designing DNA origami structures.
-
sticky-Slide VI
0.4
ibidi
Used as a channel for preparing supported lipid bilayers and conducting experiments.
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Freeze 'N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns
Biorad
Used for purifying DNA nanostructures from agarose gels.
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SYBR safe
Thermofisher
Used for pre-staining agarose gels for DNA visualization.
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DOPC lipid
18:1 (Δ9-Cis) PC
Avanti Polar Lipids
Used to form supported lipid bilayers for membrane experiments.
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Atto 647N dye
Eurofins Genomics
Used for fluorescent labeling of DNA nanostructures for tracking.
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Atto 655 dye
Used on imager strands for DNA-PAINT super-resolution imaging.
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cholesterol-TEG modified oligonucleotide
Biomers
Used to anchor DNA nanostructures to lipid membranes.
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scaffold DNA
P7650
Used as the backbone for folding DNA origami structures.
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