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World File Search System折纸
通过介观模拟阐明的DNA折纸折叠的机制
许多实验和计算工作试图了解DNA折叠的折叠，但是此过程的时间和长度尺寸构成了显着的挑战。在这里，我们提出了一种使用可切换力场的介观模型来捕获单链和双链DNA基序的行为以及它们之间的过渡，从而使我们能够模拟DNA折纸的折叠，最多可达几个千千目标。对小结构的布朗动力学模拟揭示了一个层次折叠过程，涉及将其拉入的折叠前体，然后结晶成最终结构。我们阐明了各种设计选择对折叠顺序和动力学的影响。较大的结构显示出异质的主食掺入动力学，并且在亚稳态状态中频繁捕获，而不是表现出第一阶动力学和实际上无缺陷的折叠的更容易接近的结构。该模型开辟了一条途径，以更好地理解和设计DNA纳米结构，以提高产量和折叠性能。
report_national Mathematics Day 2024
在2024年12月24日星期二，计算机科学系举办了2024年国家数学日，举办了引人入胜且有见地的折纸竞赛，致力于表彰Srinivasa Ramanujan的数学才华。这次活动汇集了学生和教职员工，通过折纸的迷人手工艺是日本折叠式折叠式艺术，探索数学和艺术的交集，可促进空间可视化。折纸和数学的意义：折纸虽然一种艺术形式，但植根于数学，尤其是几何和空间推理。它涉及形状，对称性和比例等概念，这是数学思维的关键。旨在证明纸张折叠如何将复杂的数学思想变成视觉形式的竞争。折纸模型通常依靠数学算法和定理来实现精度。鼓励参与者通过在创作中运用对几何学和拓扑的理解来探索数学的美丽。目标：折纸竞赛的目的为：1）纪念Srinivasa Ramanujan的遗产并庆祝国家数学日。2）通过折纸表现出艺术与数学之间的关系。3）增强对对称，角度和比例等几何概念的理解。4）通过激发参与者创建创新的折纸模型来促进数学创造力。5）为学生才华和创造力提供了一个平台，以将数学与艺术相结合。
由DNA折纸膜制成的自组装细胞尺度容器
DNA折纸为精确定义的分子纳米结构的序列可编程生成具有100 nm的大小提供了一种方法。该领域的一个新边界是由DNA折纸亚基制成的上层建筑，它需要除了用于DNA折纸本身的策略。当前方法面临的挑战包括结构和脱离目标组装的复杂性，成本和开发时间的增加。在这里，我们证明了如何受到脂质的结构和相互作用的辐射对称折纸亚基，该脂质的结构和相互作用组织成巨大的DNA折纸单层膜，这些膜可以被读取以形成囊泡或空心管，直径为100 nm至100 nm至1 µm。DNA折纸膜是一种空前的隔室化方法，为自下而上的生物学和细胞尺度软机器人技术打开了新的可能性。
评估二维分子布局对 DNA 折纸转运体的影响
驱动蛋白是一种沿微管行走的加工性运动蛋白，已被用作集体运动的模型蛋白。在之前的研究中，已经检查了运动蛋白数量的影响；然而，密度和布局的影响仍然难以捉摸。11 – 16 这是因为 (1) 样本的异质性和 (2) 难以分别控制数量和密度/布局。这些缺点可以归因于传统的测定方法（例如珠子和滑动测定），其中马达通常随机吸附到转运体上，并且马达数量和分子间距离的分布很广。为了克服这些限制，已经开发出基于 DNA 的测定方法，使研究人员能够设计和构建具有确定数量和布局的运动分子的转运体。17 – 19
DNA折纸铰链融合的自我修复水凝胶
Figure 1 – Schematic of wound healing in humans ........................................................ 3 Figure 2 – Schematic on DNA hairpin-based shape memory hydrogel............................ 5 Figure 3 – Schematics on how different studied self-healing systems work..................... 7 Figure 4 – DNA structure and the complementary base-pairing system ........................ 10 Figure 5 – Examples of DNA nanotechnology构造........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 13图7 - 3D DNA折纸曲柄滑块结构.................................................to attach the DNA oligonucleotide crosslinks to the pAA chain ........................................................................................ 17 Figure 10 – Schematic illustrating how a free radical polymerization progresses........... 18 Figure 11 – DNA hairpin-dependent expansion of the pAA hydrogels in the 2017 study by Schulman et al................................................................................................................................................................................................................................................................................ 19图12 - PAA聚合反应的示意图............................................................................................................... 60分钟后的水凝胶形成.... 28图16 - 优化的PAA-SSDNA水凝胶............................................................................................................................................................................................... 29图17 - 对PAA凝胶优化的不同冷却设置的定性分析结果的结果.................................................................................................................................................................................................................................................................................反应混合物中存在的ssdna ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. 30
可展开折纸超材料中可调泊松比的实验实现
众所周知，折纸超材料会根据其折叠状态显示出高度可调的泊松比值。关于可部署折纸镶嵌中的泊松效应的大部分研究都局限于理论和模拟。要通过实验实现折纸超材料中所需的泊松效应，需要特别注意边界条件，以实现可部署的非线性变形，从而实现可调性。在这项工作中，我们提出了一种新颖的实验装置，适用于研究在施加方向和横向同时发生变形的 2D 折纸镶嵌中的泊松效应。该装置包括一个夹持机构（我们称之为圣维南夹具），以消除单轴测试实验中的圣维南端部效应。使用此装置，我们对 Morph 折纸图案进行泊松比测量，该图案的配置空间结合了 Miura-ori 和 Eggbox 母图案的特点。我们通过实验观察到了 Morph 图案的泊松比符号切换能力，以及它通过拓扑变换显示泊松比的完全正值或完全负值的能力。为了证明新装置的多功能性，我们还对标准 Miura-ori 和标准 Eggbox 图案进行了实验。我们的结果表明，在折纸超材料中泊松比测量及其可调性方面，理论、模拟和实验是一致的。所提出的实验技术可用于研究折纸超材料在静态和动态状态下的其他可调特性，例如有限应变泊松比、弹性热膨胀和波传播控制。
接近定量连接会导致DNA折纸对核酸酶和细胞裂解物的抗性
在DNA折纸中结合主食的情况有限，这对于它们与热和机械处理以及化学和生物学环境至关重要。在这里，在折纸中的尼克斯的天然骨干连接中证明了两种近定量连接方法：i）助溶剂溶质二甲基亚氧化二甲基亚氧化二甲基（DMSO）辅助酶结扎和ii）CNBR通过CNBR进行的无酶化学结扎。两种方法在2D折纸中达到了90％以上的连接，只有CNBR方法在3D折纸中导致了≈80％的连接，而单位酶的连接率却产生了31-55％（2D）或22-36％（3D）。只有CNBR方法可用于3D折纸。CNBR介导的反应在5分钟内完成，而DMSO方法进行了隔夜。通过这些方法的结扎提高了最大30°C的结构稳定性，电泳过程中的稳定性以及随后的提取，以及针对核酸酶和细胞裂解物。这些方法在成本，反应时间和效率方面很简单，无聊且优越。
大小可切换DNA折纸结构由动态跨界启用
图1。schema5c Illustra5on的大小开关DNA折纸纳米结构。（a）收缩状态下的一层DNA折纸。它由两个部分组成，上部（绿色）是交叉替换的可扩展结构，下部（灰色）是控制的DNA结构。可扩展的部分内部有两种响应式跨界单元：I-MO5F或DNA发夹。（b）当互补链F F打开二次结构时，DNA纳米结构的扩展状态形成了双链体，Theore5ccly 5 ccal将结构扩大到大约两个5MES大。燃料链FJ将F的去除反向结构转换为合同状态（F/FJ对仅是符号，但I-MO5F和发夹的序列是不同的）。对于启用了I-MO5F的扩展，pH值从5到7.5调整为7.5。当构造结构时，添加了燃料链FJ以去除F链，并且pH再次将5置为5。设计的结构宽度约为51 nm，可扩展部分的尺寸变化容量从40.5 nm到157.5 nm。
通过选择支架序列来优化 DNA 折纸组装，以最大限度地减少脱靶相互作用
摘要。DNA 折纸是 DNA 纳米技术的支柱，人们已经投入了大量精力来了解自组装反应的各种因素如何影响目标折纸结构的最终产量。本研究分析了碱基序列如何通过在自组装过程中产生脱靶副反应来影响折纸产量。脱靶结合是一种未被充分探索的现象，可能会在折纸折叠途径中引入不必要的组装障碍和动力学陷阱。我们开发了一种多目标计算方法，该方法采用给定的折纸设计，并对不同的支架序列（及其互补的钉书钉）进行评分，以确定四种不同类型的脱靶结合事件的发生率。使用我们在 DNA 折纸上的方法，我们可以选择生物序列（如 lambda DNA 噬菌体）的“坏”区域，当用作折纸支架序列时，每种形状的脱靶副反应数量过多。我们利用高分辨率原子力显微镜 (AFM) 显示，尽管支架序列具有完全互补的订书钉组，但这些支架序列在体外大多无法折叠成目标三角形或矩形结构。相反，使用我们的方法，我们还可以选择生物序列的“良好”区域。这些序列缺乏脱靶反应，当用作折纸支架时，可以更成功地折叠成其目标结构，如 AFM 所表征。这些结果已在两个不同实验室的“盲”折叠实验中得到验证，其中实验者不知道哪些支架是好的或坏的折叠者。为了进一步研究组装行为，光镊实验揭示了不同的机械响应曲线，与支架特定的脱靶相互作用相关。虽然 GC 含量较高的变体显示出较高的平均展开力，但脱靶结合较低的变体表现出更均匀的力-延伸曲线。我们的分析证实，高脱靶结合会导致结构异质性增加，如 OT 实验展开轨迹的聚类行为所示。总体而言，我们的工作表明，如果脱靶反应足够普遍，碱基序列中隐含的脱靶反应会破坏折纸自组装过程，并且我们提供了一种软件工具来选择支架序列，以最大限度地减少任何 DNA 折纸设计的脱靶反应。
柔性 DNA 折纸纳米致动器作为尺寸选择性纳米孔
生物纳米孔对控制生物分子跨细胞脂质膜的进出口至关重要。它们在生物物理学和生物技术领域得到广泛应用，其通常较窄且固定的直径能够选择性地运输离子和小分子，以及用于测序应用的 DNA 和肽。然而，由于其通道尺寸较小，因此无法通过较大的大分子，例如治疗剂。在这里，利用 DNA 折纸纳米技术、机器启发设计和合成生物学的独特组合特性，提出一种结构可重构的 DNA 折纸 MechanoPore (MP)，其管腔可通过分子触发器调整大小。通过 3D-DNA-PAINT 超分辨率成像和染料流入分析证实了 MP 在 3 个稳定状态之间的可控切换，这是通过反相乳液 cDICE 技术在脂质体膜中重建大型 MP 后实现的。跨膜运输的共聚焦成像显示了具有可调阈值的尺寸选择性行为。重要的是，构象变化是完全可逆的，证明了强大的机械切换可以克服来自周围脂质分子的压力。这些 MP 推动了纳米孔技术的发展，提供了可以根据需要进行调整的功能性纳米结构，从而影响了药物输送、生物分子分选和传感以及自下而上的合成生物学等多种领域。