📑 Table of Contents▼
Nanoteknologi DNA melibatkan pembentukan nanostruktur buatan yang dirancang dari asam nukleat, seperti tetrahedron DNA ini.[1] Setiap sisi tetrahedron merupakan pasangan basa DNA beruntai ganda sepanjang 20 pasangan basa, dan setiap simpulnya adalah persambungan bercabang tiga. Keempat untai DNA yang membentuk empat bidang tetrahedron diberi kode warna.

Nanoteknologi DNA adalah perancangan dan pembuatan struktur asam nukleat buatan untuk keperluan teknologi. Dalam bidang ini, asam nukleat digunakan sebagai bahan rekayasa non-biologis bagi nanoteknologi, alih-alih sebagai pembawa informasi genetik dalam sel hidup. Para peneliti telah menciptakan struktur statis seperti kisi kristal dua dan tiga dimensi, nanotabung, polihedra, serta bentuk-bentuk arbitrer, juga perangkat fungsional seperti mesin molekuler dan komputer DNA. Bidang ini mulai dimanfaatkan sebagai perangkat untuk memecahkan persoalan ilmu dasar dalam biologi struktural dan biofisika, termasuk penerapan dalam kristalografi sinar-X dan spektroskopi resonansi magnet inti protein guna menentukan struktur. Aplikasi potensial dalam elektronika skala molekuler dan ilmu kedokteran nano juga tengah diteliti.

Landasan konseptual nanoteknologi DNA pertama kali dirumuskan oleh Nadrian Seeman pada awal dekade 1980-an, dan bidang ini mulai menarik perhatian luas pada pertengahan tahun 2000-an. Pemanfaatan asam nukleat ini dimungkinkan oleh kaidah pemasangan pasangan basa yang ketat, yang menyebabkan hanya bagian-bagian untai dengan komplementaritas urutan basa yang dapat saling berikatan membentuk struktur heliks ganda asam nukleat yang kuat dan kaku. Hal ini memungkinkan perancangan rasional urutan basa yang akan merakit dirinya secara selektif untuk membentuk struktur target yang kompleks dengan fitur nanoskala yang terkontrol secara presisi. Beragam metode perakitan digunakan untuk menghasilkan struktur-struktur tersebut, termasuk struktur berbasis ubin yang tersusun dari unit-unit kecil, struktur lipatan menggunakan metode origami DNA, serta struktur yang dapat dikonfigurasi ulang secara dinamis melalui metode perpindahan untai. Penamaan bidang ini secara khusus merujuk pada DNA, namun prinsip yang sama juga diterapkan pada jenis asam nukleat lainnya, sehingga terkadang digunakan sebutan alternatif nanoteknologi asam nukleat.

Sejarah

sunting

Landasan konseptual nanoteknologi DNA pertama kali dirumuskan oleh Nadrian Seeman pada awal 1980-an.[2] Motivasi awal Seeman adalah menciptakan kisi DNA tiga dimensi untuk mengorientasikan molekul besar lainnya, yang akan menyederhanakan studi kristalografi molekul tersebut dengan menghilangkan proses sulit untuk mendapatkan kristal murni. Ide ini kabarnya muncul padanya pada akhir tahun 1980, setelah menyadari kemiripan antara karya cukil kayu Depth oleh M. C. Escher dan susunan persimpangan enam lengan DNA.[3][4] Beberapa struktur DNA bercabang alami telah diketahui pada saat itu, termasuk garpu replikasi DNA dan persimpangan Holliday yang bergerak, namun pemikiran Seeman adalah bahwa persimpangan asam nukleat yang imobil dapat diciptakan dengan merancang urutan untai secara tepat untuk menghilangkan simetri pada molekul yang dirakit, dan bahwa persimpangan imobil ini pada prinsipnya dapat digabungkan menjadi kisi kristal yang kaku. Makalah teoretis pertama yang mengusulkan skema ini diterbitkan pada tahun 1982, dan demonstrasi eksperimental pertama dari persimpangan DNA imobil diterbitkan pada tahun berikutnya.[5][6]

Berkas:Escher Depth.jpg
Karya cukil kayu Depth (digambarkan) oleh M. C. Escher kabarnya menginspirasi Nadrian Seeman untuk mempertimbangkan penggunaan kisi DNA tiga dimensi guna mengorientasikan molekul yang sulit dikristalisasi. Hal ini mengarah pada awal mula bidang nanoteknologi DNA.

Pada tahun 1991, laboratorium Seeman menerbitkan laporan tentang sintesis kubus yang terbuat dari DNA, nanostruktur asam nukleat tiga dimensi sintetik pertama, yang karenanya ia menerima Hadiah Feynman dalam Nanoteknologi tahun 1995. Penemuan ini diikuti oleh oktahedron terpotong DNA. Segera menjadi jelas bahwa struktur-struktur ini, bentuk-bentuk poligonal dengan persimpangan fleksibel sebagai titik sudutnya, tidak cukup kaku untuk membentuk kisi tiga dimensi yang diperluas. Seeman mengembangkan motif struktural pindah silang ganda (DX) yang lebih kaku, dan pada tahun 1998, bekerja sama dengan Erik Winfree, mempublikasikan penciptaan kisi dua dimensi dari ubin DX.[3][2][7] Struktur berbasis ubin ini memiliki keunggulan karena menyediakan kemampuan untuk mengimplementasikan komputasi DNA, yang didemonstrasikan oleh Winfree dan Paul Rothemund dalam makalah tahun 2004 mereka mengenai perakitan mandiri algoritmik struktur paking Sierpinski, dan karenanya mereka berbagi Hadiah Feynman dalam Nanoteknologi tahun 2006. Wawasan kunci Winfree adalah bahwa ubin DX dapat digunakan sebagai ubin Wang, yang berarti perakitannya dapat melakukan komputasi.[2] Sintesis kisi tiga dimensi akhirnya dipublikasikan oleh Seeman pada tahun 2009, hampir tiga puluh tahun setelah ia mulai berupaya mencapainya.[8]

Kemampuan-kemampuan baru terus ditemukan untuk struktur DNA yang dirancang sepanjang tahun 2000-an. Nanomesin DNA pertamaโ€”sebuah motif yang mengubah strukturnya sebagai respons terhadap masukanโ€”didemonstrasikan pada tahun 1999 oleh Seeman. Sistem yang lebih baik, yang merupakan perangkat asam nukleat pertama yang memanfaatkan pemindahan untai yang dimediasi tumpuan (toehold), didemonstrasikan oleh Bernard Yurke pada tahun 2000.[9] Kemajuan berikutnya adalah menerjemahkan ini menjadi gerakan mekanis, dan pada tahun 2004 serta 2005, beberapa sistem pejalan DNA didemonstrasikan oleh kelompok riset Seeman, Niles Pierce, Andrew Turberfield, dan Chengde Mao.[10] Gagasan penggunaan larik DNA untuk menjadi templat perakitan molekul lain seperti nanopartikel dan protein, yang pertama kali disarankan oleh Bruche Robinson dan Seeman pada tahun 1987,[11] didemonstrasikan pada tahun 2002 oleh Seeman, Kiehl dkk.[12] dan selanjutnya oleh banyak kelompok lain.

Pada tahun 2006, Rothemund pertama kali mendemonstrasikan metode origami DNA untuk membentuk struktur DNA terlipat dengan bentuk sembarang secara mudah dan kuat. Rothemund telah menyusun metode ini sebagai perantara konseptual antara kisi DX Seeman, yang menggunakan banyak untai pendek, dan oktahedron DNA karya William Shih, yang sebagian besar terdiri dari satu untai yang sangat panjang. Origami DNA Rothemund berisi satu untai panjang yang pelipatannya dibantu oleh beberapa untai pendek. Metode ini memungkinkan pembentukan struktur yang jauh lebih besar daripada yang sebelumnya dimungkinkan, serta tidak terlalu menuntut secara teknis untuk dirancang dan disintesis.[7] Origami DNA menjadi berita sampul jurnal Nature pada 15 Maret 2006.[13] Penelitian Rothemund yang mendemonstrasikan struktur origami DNA dua dimensi diikuti oleh demonstrasi origami DNA tiga dimensi padat oleh Douglas dkk. pada tahun 2009,[14] sementara laboratorium Jรธrgen Kjems dan Yan mendemonstrasikan struktur tiga dimensi berongga yang terbuat dari sisi-sisi dua dimensi.[8]

Nanoteknologi DNA awalnya ditanggapi dengan skeptisisme karena penggunaan nonbiologis asam nukleat yang tidak lazim sebagai bahan untuk membangun struktur dan melakukan komputasi, serta banyaknya eksperimen bukti prinsip yang memperluas kemampuan bidang ini namun masih jauh dari aplikasi nyata. Makalah Seeman tahun 1991 tentang sintesis kubus DNA ditolak oleh jurnal Science setelah satu peninjau memuji orisinalitasnya sementara yang lain mengkritiknya karena kurangnya relevansi biologis.[15] Pada awal 2010-an, bidang ini dianggap telah meningkatkan kemampuannya hingga pada titik di mana aplikasi untuk penelitian ilmu dasar mulai terwujud, dan aplikasi praktis dalam kedokteran serta bidang lainnya mulai dianggap layak.[8][16] Bidang ini telah berkembang dari sangat sedikit laboratorium aktif pada tahun 2001 menjadi setidaknya 60 pada tahun 2010, yang meningkatkan kumpulan bakat dan dengan demikian jumlah kemajuan ilmiah di bidang tersebut selama dekade itu.[17]

Konsep dasar

sunting
Keempat untai ini bergabung menjadi persimpangan empat lengan DNA karena struktur ini memaksimalkan jumlah pasangan basa yang benar, dengan A berpasangan dengan T dan C berpasangan dengan G.[18][3] Lihat gambar ini untuk model persimpangan empat lengan yang lebih realistis yang menunjukkan struktur tersiernya.
Kompleks supramolekuler pindah silang ganda (DX) ini terdiri dari lima untai tunggal DNA yang membentuk dua domain heliks ganda, di bagian atas dan bawah pada gambar ini. Terdapat dua titik pindah silang tempat untai-untai tersebut menyeberang dari satu domain ke domain lainnya.[18]

Sifat-sifat asam nukleat

sunting

Nanoteknologi sering didefinisikan sebagai studi tentang material dan perangkat dengan fitur pada skala di bawah 100 nanometer. Nanoteknologi DNA, secara khusus, adalah contoh dari bawah-ke-atas perakitan mandiri molekuler, di mana komponen molekuler secara spontan mengatur diri menjadi struktur yang stabil; bentuk khusus dari struktur ini diinduksi oleh sifat fisik dan kimia dari komponen yang dipilih oleh para perancang.[19] Dalam nanoteknologi DNA, material komponennya adalah untai asam nukleat seperti DNA; untai ini seringkali sintetik dan hampir selalu digunakan di luar konteks sel hidup. DNA sangat cocok untuk konstruksi skala nano karena ikatan antara dua untai asam nukleat bergantung pada aturan pasangan basa sederhana yang dipahami dengan baik, dan membentuk struktur skala nano spesifik dari heliks ganda asam nukleat. Kualitas ini membuat perakitan struktur asam nukleat mudah dikendalikan melalui desain asam nukleat. Sifat ini tidak dimiliki oleh material lain yang digunakan dalam nanoteknologi, termasuk protein, yang desain proteinnya sangat sulit, dan nanopartikel, yang tidak memiliki kemampuan untuk melakukan perakitan spesifik secara mandiri.[5]

Struktur molekul asam nukleat terdiri dari urutan nukleotida yang dibedakan berdasarkan nukleobasa yang dikandungnya. Dalam DNA, empat basa yang ada adalah adenina (A), sitosina (C), guanina (G), dan timina (T). Asam nukleat memiliki sifat bahwa dua molekul hanya akan berikatan satu sama lain untuk membentuk heliks ganda jika kedua urutan tersebut komplementer, yang berarti mereka membentuk urutan pasangan basa yang cocok, dengan A hanya berikatan dengan T, dan C hanya dengan G.[5][20] Karena pembentukan pasangan basa yang cocok secara tepat itu menguntungkan secara energetik, untai asam nukleat pada sebagian besar kasus diharapkan akan berikatan satu sama lain dalam konformasi yang memaksimalkan jumlah basa yang berpasangan secara benar. Dengan demikian, urutan basa dalam sistem untai menentukan pola pengikatan dan struktur keseluruhan dengan cara yang mudah dikendalikan. Dalam nanoteknologi DNA, urutan basa untai dirancang secara rasional oleh para peneliti sehingga interaksi pasangan basa menyebabkan untai merakit diri dalam konformasi yang diinginkan.[3][5] Meskipun DNA adalah material dominan yang digunakan, struktur yang menggabungkan asam nukleat lain seperti RNA dan asam nukleat peptida (PNA) juga telah dikonstruksi.[21][22]

Subbidang

sunting

Nanoteknologi DNA terkadang dibagi menjadi dua subbidang yang saling tumpang tindih: nanoteknologi DNA struktural dan nanoteknologi DNA dinamis. Nanoteknologi DNA struktural, terkadang disingkat SDN, berfokus pada menyintesis dan mengarakterisasi kompleks asam nukleat dan material yang merakit diri menjadi keadaan akhir keseimbangan statis. Di sisi lain, nanoteknologi DNA dinamis berfokus pada kompleks dengan perilaku non-keseimbangan yang berguna seperti kemampuan untuk mengonfigurasi ulang berdasarkan stimulus kimia atau fisik. Beberapa kompleks, seperti perangkat nanomekanis asam nukleat, menggabungkan fitur dari kedua subbidang struktural dan dinamis.[23][24]

Kompleks yang dikonstruksi dalam nanoteknologi DNA struktural menggunakan struktur asam nukleat yang bercabang secara topologis dan mengandung persimpangan. (Sebaliknya, sebagian besar DNA biologis ada sebagai heliks ganda tak bercabang.) Salah satu struktur bercabang yang paling sederhana adalah persimpangan empat lengan yang terdiri dari empat untai DNA individu, yang sebagian darinya saling komplementer dalam pola tertentu. Tidak seperti pada persimpangan Holliday alami, setiap lengan pada persimpangan empat lengan imobil buatan memiliki urutan basa yang berbeda, menyebabkan titik persimpangan terpaku pada posisi tertentu. Beberapa persimpangan dapat digabungkan dalam kompleks yang sama, seperti pada motif struktural pindah silang ganda (DX) yang digunakan secara luas, yang mengandung dua domain heliks ganda paralel dengan untai individu yang melintas di antara domain pada dua titik pindah silang. Setiap titik pindah silang, secara topologis, adalah persimpangan empat lengan, namun dibatasi pada satu orientasi, berbeda dengan persimpangan empat lengan tunggal yang fleksibel, memberikan kekakuan yang membuat motif DX cocok sebagai blok bangunan struktural untuk kompleks DNA yang lebih besar.[3][5]

Nanoteknologi DNA dinamis menggunakan mekanisme yang disebut pemindahan untai yang dimediasi tumpuan (toehold) untuk memungkinkan kompleks asam nukleat mengonfigurasi ulang sebagai respons terhadap penambahan untai asam nukleat baru. Dalam reaksi ini, untai yang masuk berikatan dengan wilayah tumpuan untai tunggal dari kompleks untai ganda, dan kemudian memindahkan salah satu untai yang terikat dalam kompleks asli melalui proses migrasi cabang. Efek keseluruhannya adalah salah satu untai dalam kompleks digantikan dengan untai lain.[23] Selain itu, struktur dan perangkat yang dapat dikonfigurasi ulang dapat dibuat menggunakan asam nukleat fungsional seperti deoksiribozim dan ribozim, yang dapat melakukan reaksi kimia, serta aptamer, yang dapat berikatan dengan protein atau molekul kecil tertentu.[25]

Nanoteknologi DNA struktural

sunting

Nanoteknologi DNA struktural, terkadang disingkat SDN, berfokus pada menyintesis dan mengarakterisasi kompleks asam nukleat dan material di mana perakitannya memiliki titik akhir keseimbangan statis. Heliks ganda asam nukleat memiliki geometri tiga dimensi yang kokoh dan terdefinisi yang memungkinkan untuk mensimulasikan,[26] memprediksi, dan merancang struktur kompleks asam nukleat yang lebih rumit. Banyak struktur seperti itu telah diciptakan, termasuk struktur dua dan tiga dimensi, serta struktur periodik, aperiodik, dan diskret.[24]

Kisi yang diperluas

sunting
Perakitan larik DX. Kiri, diagram skematik. Setiap batang mewakili domain heliks ganda DNA, dengan bentuk-bentuk yang mewakili ujung lengket yang komplementer. Kompleks DX di bagian atas akan bergabung dengan kompleks DX lain menjadi larik dua dimensi yang ditunjukkan di bagian bawah.[18] Kanan, citra mikroskopi gaya atom dari larik yang telah dirakit. Ubin DX individu terlihat jelas di dalam struktur yang dirakit. Bidang ini berukuran 150ย nm.
Kiri, model ubin DNA yang digunakan untuk membuat kisi periodik dua dimensi lainnya. Kanan, mikrograf gaya atom dari kisi yang telah dirakit.[27][28]
Contoh kisi dua dimensi aperiodik yang merakit menjadi pola fraktal. Kiri, fraktal paking Sierpinski. Kanan, larik DNA yang menampilkan representasi paking Sierpinski di permukaannya[29]

Kompleks asam nukleat kecil dapat dilengkapi dengan ujung lengket dan digabungkan menjadi kisi periodik dua dimensi yang lebih besar yang mengandung pola teselasi spesifik dari ubin molekuler individu.[24] Contoh paling awal dari hal ini menggunakan kompleks pindah silang ganda (DX) sebagai ubin dasar, yang masing-masing mengandung empat ujung lengket yang dirancang dengan urutan yang menyebabkan unit DX bergabung menjadi lembaran datar dua dimensi periodik yang pada dasarnya merupakan kristal DNA dua dimensi yang kaku.[30][31] Larik dua dimensi juga telah dibuat dari motif lain, termasuk kisi belah ketupat persimpangan Holliday,[32] dan berbagai larik berbasis DX yang memanfaatkan skema kohesi ganda.[33][34] Dua gambar teratas di sebelah kanan menunjukkan contoh kisi periodik berbasis ubin.

Larik dua dimensi dapat dibuat untuk menunjukkan struktur aperiodik yang perakitannya mengimplementasikan algoritme tertentu, yang menunjukkan salah satu bentuk komputasi DNA.[17] Ubin DX dapat dipilih urutan ujung lengketnya sehingga bertindak sebagai ubin Wang, yang memungkinkannya melakukan komputasi. Sebuah larik DX yang perakitannya menyandikan operasi XOR telah didemonstrasikan; hal ini memungkinkan larik DNA tersebut mengimplementasikan otomata seluler yang menghasilkan fraktal yang dikenal sebagai paking Sierpinski. Gambar ketiga di sebelah kanan menunjukkan jenis larik ini.[29] Sistem lain memiliki fungsi sebagai pencacah biner, yang menampilkan representasi angka biner yang meningkat seiring pertumbuhannya. Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa komputasi dapat dimasukkan ke dalam perakitan larik DNA.[35]

Larik DX telah dibuat untuk membentuk nanotabung berongga berdiameter 4โ€“20ย nm, yang pada dasarnya merupakan kisi dua dimensi yang melengkung kembali ke dirinya sendiri.[36] Nanotabung DNA ini agak mirip dalam ukuran dan bentuk dengan nanotabung karbon, dan meskipun tidak memiliki konduktansi listrik seperti nanotabung karbon, nanotabung DNA lebih mudah dimodifikasi dan dihubungkan ke struktur lain. Salah satu dari banyak skema untuk mengonstruksi nanotabung DNA menggunakan kisi ubin DX melengkung yang menggulung dirinya sendiri dan menutup menjadi tabung.[37] Dalam metode alternatif yang memungkinkan keliling tabung ditentukan dengan cara modular yang sederhana menggunakan ubin untai tunggal, kekakuan tabung tersebut adalah sifat emergen.[38]

Membentuk kisi DNA tiga dimensi adalah tujuan paling awal dari nanoteknologi DNA, namun hal ini terbukti menjadi salah satu yang paling sulit untuk direalisasikan. Keberhasilan menggunakan motif berdasarkan konsep tensegritas, keseimbangan antara gaya tarik dan tekan, akhirnya dilaporkan pada tahun 2009.[17][39]

Struktur diskret

sunting

Para peneliti telah menyintesis banyak kompleks DNA tiga dimensi yang masing-masing memiliki konektivitas poliedron, seperti kubus atau oktahedron, yang berarti bahwa dupleks DNA menelusuri rusuk poliedron dengan persimpangan DNA di setiap titik sudut.[6] Demonstrasi paling awal dari poliedra DNA sangatlah padat karya, membutuhkan beberapa langkah ligasi dan sintesis fase padat untuk menciptakan poliedra terkatenasi.[40] Penelitian selanjutnya menghasilkan poliedra yang sintesisnya jauh lebih mudah. Ini termasuk oktahedron DNA yang terbuat dari untai tunggal panjang yang dirancang untuk melipat menjadi konformasi yang benar,[41] serta tetrahedron yang dapat diproduksi dari empat untai DNA dalam satu langkah, sebagaimana digambarkan di bagian atas artikel ini.[1]

Nanostruktur dengan bentuk sembarang dan tak beraturan biasanya dibuat menggunakan metode origami DNA. Struktur-struktur ini terdiri dari untai virus alami yang panjang sebagai "perancah", yang dibuat melipat menjadi bentuk yang diinginkan dengan bantuan untai "stapel" pendek yang dirancang secara komputasional. Metode ini memiliki keunggulan berupa kemudahan desain, karena urutan basanya telah ditentukan sebelumnya oleh urutan untai perancah, serta tidak memerlukan kemurnian untai yang tinggi dan stoikiometri yang akurat, sebagaimana dibutuhkan oleh sebagian besar metode nanoteknologi DNA lainnya. Origami DNA pertama kali didemonstrasikan untuk bentuk-bentuk dua dimensi, seperti wajah tersenyum, peta kasar Belahan Bumi Barat, dan lukisan Mona Lisa.[6][13][42] Struktur tiga dimensi padat dapat dibuat dengan menggunakan heliks DNA paralel yang disusun dalam pola sarang lebah,[14] dan struktur dengan sisi-sisi dua dimensi dapat dibuat melipat menjadi bentuk tiga dimensi keseluruhan yang berongga, mirip dengan kotak kardus. Struktur ini dapat diprogram untuk membuka dan menyingkap atau melepaskan muatan molekuler sebagai respons terhadap stimulus, menjadikannya berpotensi berguna sebagai sangkar molekuler yang dapat diprogram.[43][44]

Perakitan bertemplat

sunting

Struktur asam nukleat dapat dibuat untuk menggabungkan molekul selain asam nukleat, terkadang disebut heteroelemen, termasuk protein, nanopartikel logam, titik kuantum, amina,[45] dan fulerena. Hal ini memungkinkan konstruksi material dan perangkat dengan rentang fungsionalitas yang jauh lebih besar daripada yang dimungkinkan dengan asam nukleat saja. Tujuannya adalah menggunakan perakitan mandiri struktur asam nukleat untuk menjadi templat bagi perakitan nanopartikel yang ditampung di atasnya, serta mengendalikan posisi dan dalam beberapa kasus orientasinya.[6][46] Banyak dari skema ini menggunakan metode pengikatan kovalen, menggunakan oligonukleotida dengan gugus fungsi amida atau tiol sebagai pegangan kimia untuk mengikat heteroelemen tersebut. Skema pengikatan kovalen ini telah digunakan untuk mengatur nanopartikel emas pada larik berbasis DX,[47] dan untuk mengatur molekul protein streptavidin ke dalam pola spesifik pada larik DX.[48] Skema penampungan nonkovalen menggunakan poliamida Dervan pada larik DX digunakan untuk mengatur protein streptavidin dalam pola spesifik pada larik DX.[49] Nanotabung karbon telah ditampung pada larik DNA dalam pola yang memungkinkan perakitan tersebut bertindak sebagai perangkat elektronik molekuler, sebuah transistor efek medan nanotabung karbon.[50] Selain itu, terdapat metode metalisasi asam nukleat, di mana asam nukleat digantikan oleh logam yang mengambil bentuk umum struktur asam nukleat aslinya,[51] dan skema untuk menggunakan nanostruktur asam nukleat sebagai masker litografi, yang mentransfer polanya ke permukaan padat.[52]

Nanoteknologi DNA dinamis

sunting
Nanoteknologi DNA dinamis sering memanfaatkan reaksi pemindahan untai yang dimediasi tumpuan. Dalam contoh ini, untai merah berikatan dengan wilayah tumpuan untai tunggal pada untai hijau (wilayah 1), dan kemudian dalam proses migrasi cabang melintasi wilayah 2, untai biru dipindahkan dan dibebaskan dari kompleks. Reaksi seperti ini digunakan untuk mengonfigurasi ulang atau merakit nanostruktur asam nukleat secara dinamis. Selain itu, untai merah dan biru dapat digunakan sebagai sinyal dalam gerbang logika molekuler.

Nanoteknologi DNA dinamis berfokus pada pembentukan sistem asam nukleat dengan fungsionalitas dinamis yang dirancang terkait dengan struktur keseluruhannya, seperti komputasi dan gerakan mekanis. Terdapat beberapa tumpang tindih antara nanoteknologi DNA struktural dan dinamis, karena struktur dapat dibentuk melalui proses anil dan kemudian dikonfigurasi ulang secara dinamis, atau dapat dibuat untuk terbentuk secara dinamis sejak awal.[6][10]

Perangkat nanomekanis

sunting
Artikel utama: DNA machine

Telah dibuat kompleks DNA yang mengubah konformasinya ketika diberi stimulus tertentu, menjadikannya salah satu bentuk nanorobotika. Struktur ini awalnya dibentuk dengan cara yang sama seperti struktur statis yang dibuat dalam nanoteknologi DNA struktural, tetapi dirancang agar konfigurasi ulang dinamis dimungkinkan setelah perakitan awal.[23][10] Perangkat paling awal semacam ini memanfaatkan transisi antara bentuk B-DNA dan Z-DNA untuk merespons perubahan kondisi penyangga dengan melakukan gerakan memuntir.[53] Ketergantungan pada kondisi penyangga ini menyebabkan semua perangkat berubah keadaan pada saat yang bersamaan. Sistem-sistem selanjutnya dapat mengubah keadaan berdasarkan keberadaan untai kendali, yang memungkinkan beberapa perangkat dioperasikan secara independen dalam larutan. Beberapa contoh sistem tersebut adalah desain "pinset molekuler" yang memiliki keadaan terbuka dan tertutup,[54] perangkat yang dapat beralih dari konformasi pindah silang paranemik (PX) ke konformasi (JX2) dengan dua jukstaposisi tulang punggung DNA tanpa persimpangan, yang mengalami gerakan rotasi dalam prosesnya,[55] dan larik dua dimensi yang dapat memuai dan menyusut secara dinamis sebagai respons terhadap untai kendali.[56] Struktur juga telah dibuat agar dapat membuka atau menutup secara dinamis, yang berpotensi bertindak sebagai sangkar molekuler untuk melepaskan atau menyingkap muatan fungsional saat dibuka.[43][57][58] Dalam contoh lain, nanostruktur origami DNA dipasangkan dengan RNA polimerase T7 dan dengan demikian dapat dioperasikan sebagai motor bertenaga energi kimia yang dapat dipasangkan dengan pengikut pasif, yang kemudian digerakkannya.[59]

Pejalan DNA adalah kelas nanomesin asam nukleat yang menunjukkan gerakan terarah di sepanjang lintasan linear. Sejumlah besar skema telah didemonstrasikan.[10] Salah satu strateginya adalah mengendalikan gerakan pejalan di sepanjang lintasan menggunakan untai kendali yang perlu ditambahkan secara manual secara berurutan.[60][61] Dimungkinkan juga untuk mengendalikan langkah individu pejalan DNA melalui penyinaran dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang berbeda.[62] Pendekatan lain adalah memanfaatkan enzim restriksi atau deoksiribozim untuk memotong untai dan menyebabkan pejalan bergerak maju, yang memiliki keunggulan dapat berjalan secara otonom.[63][64] Sistem yang lebih baru dapat berjalan di atas permukaan dua dimensi alih-alih lintasan linear, dan mendemonstrasikan kemampuan untuk mengambil dan memindahkan muatan molekuler secara selektif.[65] Pada tahun 2018, sebuah DNA terkatenasi yang menggunakan transkripsi lingkaran bergulir oleh RNA polimerase T7 yang terpasang terbukti berjalan di sepanjang jalur DNA, dipandu oleh untai RNA yang dihasilkan.[66] Selain itu, pejalan linear telah didemonstrasikan melakukan sintesis bertemplat DNA saat pejalan bergerak maju di sepanjang lintasan, memungkinkan sintesis kimia bertahap otonom yang diarahkan oleh pejalan tersebut.[67] Fungsi pejalan DNA sintetik ini mirip dengan fungsi protein dinein dan kinesin.[68]

Kaskade pemindahan untai

sunting

Kaskade reaksi pemindahan untai dapat digunakan baik untuk tujuan komputasional maupun struktural. Sebuah reaksi pemindahan untai tunggal melibatkan penyingkapan urutan baru sebagai respons terhadap keberadaan suatu untai inisiator. Banyak reaksi semacam itu dapat dihubungkan menjadi sebuah kaskade di mana urutan keluaran yang baru terungkap dari satu reaksi dapat memicu reaksi pemindahan untai lainnya di tempat lain. Hal ini pada gilirannya memungkinkan konstruksi jejaring reaksi kimia dengan banyak komponen, yang menunjukkan kemampuan komputasi dan pemrosesan informasi yang kompleks. Kaskade ini dibuat menguntungkan secara energetik melalui pembentukan pasangan basa baru, dan perolehan entropi dari reaksi penguraian. Kaskade pemindahan untai memungkinkan operasi isotermal dari proses perakitan atau komputasi tersebut, berbeda dengan perakitan asam nukleat tradisional yang mensyaratkan langkah anil termal, di mana suhu dinaikkan dan kemudian diturunkan secara perlahan untuk memastikan pembentukan struktur yang diinginkan secara tepat. Kaskade ini juga dapat mendukung fungsi katalitik dari spesies inisiator, di mana kurang dari satu ekuivalen inisiator dapat menyebabkan reaksi berjalan hingga selesai.[23][69]

Kompleks pemindahan untai dapat digunakan untuk membuat gerbang logika molekuler yang mampu melakukan komputasi kompleks.[70] Tidak seperti komputer elektronik tradisional, yang menggunakan arus listrik sebagai masukan dan keluaran, komputer molekuler menggunakan konsentrasi spesies kimia tertentu sebagai sinyal. Dalam kasus sirkuit pemindahan untai asam nukleat, sinyalnya adalah keberadaan untai asam nukleat yang dilepaskan atau dikonsumsi oleh peristiwa pengikatan dan pelepasan ikatan pada untai lain dalam kompleks pemindahan. Pendekatan ini telah digunakan untuk membuat gerbang logika seperti gerbang AND, OR, dan NOT.[71] Baru-baru ini, sebuah sirkuit empat bit didemonstrasikan dapat menghitung akar kuadrat dari bilangan bulat 0โ€“15, menggunakan sistem gerbang yang berisi 130 untai DNA.[72]

Kegunaan lain dari kaskade pemindahan untai adalah untuk membuat struktur yang dirakit secara dinamis. Metode ini menggunakan struktur jepit rambut untuk reaktan, sehingga ketika untai masukan berikatan, urutan yang baru terungkap berada pada molekul yang sama alih-alih terurai. Hal ini memungkinkan jepit rambut yang baru terbuka untuk ditambahkan ke kompleks yang sedang tumbuh. Pendekatan ini telah digunakan untuk membuat struktur sederhana seperti persimpangan tiga dan empat lengan serta dendrimer.[69]

Aplikasi

sunting

Nanoteknologi DNA menyediakan salah satu dari sedikit cara untuk membentuk struktur yang kompleks dan dirancang dengan kendali presisi atas fitur skala nano. Bidang ini mulai melihat penerapan untuk memecahkan masalah ilmu dasar dalam biologi struktural dan biofisika. Aplikasi paling awal yang dibayangkan untuk bidang ini, dan yang masih dalam pengembangan, adalah dalam kristalografi, di mana molekul yang sulit dikristalisasi secara terisolasi dapat diatur di dalam kisi asam nukleat tiga dimensi, yang memungkinkan penentuan strukturnya. Aplikasi lainnya adalah penggunaan batang origami DNA untuk menggantikan kristal cair dalam eksperimen kopling dipolar residual pada spektroskopi NMR protein; penggunaan origami DNA menguntungkan karena, tidak seperti kristal cair, origami DNA toleran terhadap deterjen yang dibutuhkan untuk mensuspensi protein membran dalam larutan. Pejalan DNA telah digunakan sebagai jalur perakitan skala nano untuk memindahkan nanopartikel dan mengarahkan sintesis kimia. Lebih jauh lagi, struktur origami DNA telah membantu dalam studi biofisika mengenai fungsi enzim dan pelipatan protein.[24][8]

Nanoteknologi DNA bergerak menuju aplikasi dunia nyata yang potensial. Kemampuan larik asam nukleat untuk mengatur molekul lain menunjukkan potensi aplikasinya dalam elektronika skala molekuler. Perakitan struktur asam nukleat dapat digunakan untuk menjadi templat bagi perakitan elemen elektronik molekuler seperti kawat molekuler, menyediakan metode untuk pengendalian skala nanometer atas penempatan dan arsitektur keseluruhan perangkat yang dianalogikan dengan papan sirkuit percobaan (breadboard) molekuler.[24][6] Nanoteknologi DNA telah dibandingkan dengan konsep materi terprogram karena penggabungan komputasi dengan sifat materialnya.[73]

Dalam sebuah studi yang dilakukan oleh sekelompok ilmuwan dari iNANO dan pusat CDNA di Universitas Aarhus, para peneliti mampu mengonstruksi Origami Kotak DNA 3D kecil yang dapat dialihkan secara ganda (multi-switchable). Nanopartikel yang diusulkan tersebut dikarakterisasi dengan mikroskopi gaya atom (AFM), mikroskopi elektron transmisi (TEM), dan transfer energi resonansi Fรถrster (FRET). Kotak yang dikonstruksi terbukti memiliki mekanisme penutupan kembali yang unik, yang memungkinkannya untuk membuka dan menutup berulang kali sebagai respons terhadap satu set kunci DNA atau RNA yang unik. Para penulis mengusulkan bahwa "perangkat DNA ini berpotensi digunakan untuk berbagai aplikasi seperti mengendalikan fungsi molekul tunggal, penghantaran obat terkendali, dan komputasi molekuler."[74]

Terdapat potensi aplikasi untuk nanoteknologi DNA dalam nanomedis, yang memanfaatkan kemampuannya untuk melakukan komputasi dalam format yang biokompatibel untuk membuat "obat pintar" bagi penghantaran obat tertarget, serta untuk aplikasi diagnostik. Salah satu sistem yang sedang diselidiki menggunakan kotak DNA berongga yang berisi protein yang menginduksi apoptosis, atau kematian sel, yang hanya akan terbuka ketika berada di dekat sel kanker.[8][75] Selain itu, terdapat minat untuk mengekspresikan struktur buatan ini di dalam sel bakteri hidup yang direkayasa, kemungkinan besar menggunakan RNA yang ditranskripsikan untuk perakitannya, meskipun belum diketahui apakah struktur kompleks ini mampu melipat atau merakit secara efisien di dalam sitoplasma sel. Jika berhasil, hal ini dapat memungkinkan evolusi terarah dari nanostruktur asam nukleat.[6] Ilmuwan di Universitas Oxford melaporkan perakitan mandiri empat untai pendek DNA sintetik menjadi sebuah sangkar yang dapat memasuki sel dan bertahan setidaknya selama 48 jam. Tetrahedron DNA yang berlabel fluoresen ditemukan tetap utuh di dalam sel ginjal manusia yang dikultur di laboratorium meskipun terdapat serangan oleh enzim seluler setelah dua hari. Eksperimen ini menunjukkan potensi penghantaran obat di dalam sel hidup menggunakan 'sangkar' DNA.[76][77] Sebuah tetrahedron DNA digunakan untuk menghantarkan Interferensi RNA (RNAi) dalam model tikus, sebagaimana dilaporkan oleh tim peneliti di MIT. Penghantaran RNA penginterferensi untuk pengobatan telah menunjukkan keberhasilan menggunakan polimer atau lipid, namun terdapat batasan keamanan dan penargetan yang tidak tepat, di samping umur simpan yang pendek dalam aliran darah. Nanostruktur DNA yang dibuat oleh tim tersebut terdiri dari enam untai DNA untuk membentuk tetrahedron, dengan satu untai RNA ditempelkan pada masing-masing dari keenam tepinya. Tetrahedron tersebut selanjutnya dilengkapi dengan protein penargetan, tiga molekul folat, yang menuntun nanopartikel DNA ke reseptor folat melimpah yang ditemukan pada beberapa tumor. Hasilnya menunjukkan bahwa ekspresi gen yang ditargetkan oleh RNAi, lusiferase, turun lebih dari separuh. Studi ini menunjukkan harapan dalam penggunaan nanoteknologi DNA sebagai alat yang efektif untuk menghantarkan pengobatan menggunakan teknologi Interferensi RNA yang sedang berkembang.[78][79] Tetrahedron DNA juga digunakan dalam upaya untuk mengatasi fenomena resistansi multidobat. Doksorubisin (DOX) dikonjugasikan dengan tetrahedron dan dimuat ke dalam sel kanker payudara MCF-7 yang mengandung pompa efluks obat P-glikoprotein. Hasil eksperimen menunjukkan DOX tidak dipompa keluar dan apoptosis sel kanker tercapai. Tetrahedron tanpa DOX dimuat ke dalam sel untuk menguji biokompatibilitasnya, dan struktur tersebut tidak menunjukkan sitotoksisitas.[80] Tetrahedron DNA juga digunakan sebagai kode batang untuk membuat profil ekspresi dan distribusi subseluler protein dalam sel untuk tujuan diagnostik. Nanostruktur tetrahedral menunjukkan sinyal yang ditingkatkan karena efisiensi pelabelan dan stabilitas yang lebih tinggi.[81]

Aplikasi nanoteknologi DNA dalam nanomedis juga berfokus pada peniruan struktur dan fungsi protein membran yang terjadi secara alami dengan nanostruktur DNA yang dirancang. Pada tahun 2012, Langecker dkk.[82] memperkenalkan struktur origami DNA berbentuk pori yang dapat menyisip secara mandiri ke dalam membran lipid melalui modifikasi kolesterol hidrofobik dan menginduksi arus ionik melintasi membran. Demonstrasi pertama saluran ion DNA sintetik ini diikuti oleh berbagai desain penginduksi pori mulai dari dupleks DNA tunggal,[83] hingga struktur berbasis ubin kecil,[84][85][86][87][88] dan porin transmembran origami DNA besar.[89] Mirip dengan saluran ion protein yang terjadi secara alami, ansambel pasangan buatan DNA sintetik ini dengan demikian mencakup rentang konduktansi beberapa orde besaran. Studi tentang dupleks DNA tunggal yang menyisip ke membran menunjukkan bahwa arus juga harus mengalir pada antarmuka DNA-lipid karena tidak ada lumen saluran pusat dalam desain tersebut yang membiarkan ion melintas di lapis ganda lipid. Hal ini menunjukkan bahwa pori lipid yang diinduksi DNA memiliki bentuk toroidal, bukannya silinder, karena gugus kepala lipid berorientasi ulang menghadap ke arah bagian DNA yang tersisip di membran.[83] Para peneliti dari Universitas Cambridge dan Universitas Illinois Urbana-Champaign kemudian mendemonstrasikan bahwa pori toroidal yang diinduksi DNA semacam itu dapat memfasilitasi flip-flop lipid yang cepat di antara lembaran lapis ganda lipid. Dengan memanfaatkan efek ini, mereka merancang enzim buatan DNA sintetik yang membalik lipid dalam membran biologis beberapa orde besaran lebih cepat daripada protein alami yang disebut skramblase.[90] Pengembangan ini menyoroti potensi nanostruktur DNA sintetik untuk obat-obatan dan terapi yang dipersonalisasi.

Desain

sunting

Nanostruktur DNA harus dirancang secara rasional agar untai asam nukleat individu dapat merakit diri menjadi struktur yang diinginkan. Proses ini biasanya dimulai dengan spesifikasi struktur target atau fungsi yang diinginkan. Kemudian, struktur sekunder keseluruhan dari kompleks target ditentukan, yang menentukan susunan untai asam nukleat di dalam struktur tersebut, serta bagian mana dari untai-untai tersebut yang harus berikatan satu sama lain. Langkah terakhir adalah desain struktur primer, yaitu spesifikasi urutan basa aktual dari setiap untai asam nukleat.[36][91]

Desain struktural

sunting

Langkah pertama dalam merancang nanostruktur asam nukleat adalah memutuskan bagaimana struktur tertentu harus direpresentasikan oleh susunan spesifik untai asam nukleat. Langkah desain ini menentukan struktur sekunder, atau posisi pasangan basa yang menyatukan untai-untai individu dalam bentuk yang diinginkan.[36] Beberapa pendekatan telah didemonstrasikan:

  • Struktur berbasis ubin. Pendekatan ini memecah struktur target menjadi unit-unit yang lebih kecil dengan ikatan kuat antar-untai yang terkandung dalam setiap unit, dan interaksi yang lebih lemah antar-unit. Ini sering digunakan untuk membuat kisi periodik, tetapi juga dapat digunakan untuk mengimplementasikan perakitan mandiri algoritmik, menjadikannya landasan bagi komputasi DNA. Ini adalah strategi desain dominan yang digunakan dari pertengahan 1990-an hingga pertengahan 2000-an, ketika metodologi origami DNA dikembangkan.[36][92]
  • Struktur lipatan. Sebagai alternatif dari pendekatan berbasis ubin, pendekatan lipatan membuat nanostruktur dari satu untai panjang, yang dapat memiliki urutan yang dirancang untuk melipat karena interaksinya dengan dirinya sendiri, atau dapat dilipat menjadi bentuk yang diinginkan dengan menggunakan untai "stapel" yang lebih pendek. Metode yang disebut terakhir ini dikenal sebagai origami DNA, yang memungkinkan pembentukan bentuk dua dan tiga dimensi berskala nano (lihat Struktur diskret di atas).[6][13]
  • Perakitan dinamis. Pendekatan ini secara langsung mengendalikan kinetika perakitan mandiri DNA, dengan menentukan semua langkah intermediet dalam mekanisme reaksi selain produk akhirnya. Hal ini dilakukan menggunakan bahan awal yang mengadopsi struktur jepit rambut (hairpin); bahan ini kemudian merakit menjadi konformasi akhir dalam reaksi kaskade, dengan urutan tertentu (lihat Kaskade pemindahan untai di bawah). Pendekatan ini memiliki keuntungan karena berlangsung secara isotermal, pada suhu konstan. Hal ini berbeda dengan pendekatan termodinamika, yang memerlukan langkah anil termal di mana perubahan suhu diperlukan untuk memicu perakitan dan mendukung pembentukan struktur yang diinginkan secara tepat.[6][69]

Desain urutan

sunting
Artikel utama: Desain asam nukleat

Setelah salah satu pendekatan di atas digunakan untuk merancang struktur sekunder kompleks target, urutan nukleotida aktual yang akan membentuk struktur yang diinginkan harus dirancang. Desain asam nukleat adalah proses menetapkan urutan basa asam nukleat tertentu untuk setiap untai penyusun struktur agar mereka berasosiasi menjadi konformasi yang diinginkan. Sebagian besar metode bertujuan merancang urutan sedemikian rupa sehingga struktur target memiliki energi terendah, dan dengan demikian paling menguntungkan secara termodinamika, sementara struktur yang terakit secara tidak benar memiliki energi yang lebih tinggi dan karenanya tidak disukai. Hal ini dilakukan baik melalui metode heuristik yang sederhana dan lebih cepat seperti minimalisasi simetri urutan, atau dengan menggunakan model termodinamika tetangga terdekat lengkap, yang lebih akurat namun lebih lambat dan lebih intensif secara komputasi. Model geometris digunakan untuk memeriksa struktur tersier dari nanostruktur tersebut dan untuk memastikan bahwa kompleks tersebut tidak terlalu tegang.[91][93]

Desain asam nukleat memiliki tujuan yang mirip dengan desain protein. Pada keduanya, urutan monomer dirancang untuk mendukung struktur target yang diinginkan dan menghambat pembentukan struktur lain. Desain asam nukleat memiliki keuntungan jauh lebih mudah secara komputasi dibandingkan desain protein, karena aturan pasangan basa yang sederhana sudah cukup untuk memprediksi keuntungan energi suatu struktur, dan informasi rinci tentang pelipatan tiga dimensi keseluruhan dari struktur tersebut tidak diperlukan. Hal ini memungkinkan penggunaan metode heuristik sederhana yang menghasilkan desain yang kuat secara eksperimental. Struktur asam nukleat kurang serbaguna dibandingkan protein dalam fungsinya karena kemampuan protein yang lebih tinggi untuk melipat menjadi struktur yang kompleks, serta terbatasnya keragaman kimia dari empat nukleotida dibandingkan dengan dua puluh asam amino proteinogenik.[93]

Bahan dan metode

sunting
Metode elektroforesis gel, seperti uji pembentukan pada kompleks DX ini, digunakan untuk memastikan apakah struktur yang diinginkan terbentuk dengan benar. Setiap lajur vertikal berisi serangkaian pita, di mana setiap pita merupakan karakteristik dari intermediet reaksi tertentu.

Urutan untai DNA yang menyusun struktur target dirancang secara komputasional, menggunakan perangkat lunak pemodelan molekuler dan pemodelan termodinamika.[91][93] Asam nukleat itu sendiri kemudian disintesis menggunakan metode sintesis oligonukleotida standar, yang biasanya diotomatisasi dalam penyintesis oligonukleotida, dan untai dengan urutan kustom tersedia secara komersial.[94] Untai dapat dimurnikan dengan elektroforesis gel denaturasi jika diperlukan,[95] dan konsentrasi yang tepat ditentukan melalui salah satu dari beberapa metode kuantitasi asam nukleat menggunakan spektroskopi serapan ultraviolet.[96]

Struktur target yang terbentuk sepenuhnya dapat diverifikasi menggunakan elektroforesis gel nativ, yang memberikan informasi ukuran dan bentuk untuk kompleks asam nukleat tersebut. Sebuah uji pergeseran mobilitas elektroforesis dapat menilai apakah suatu struktur menggabungkan semua untai yang diinginkan.[97] Pelabelan fluoresen dan transfer energi resonansi Fรถrster (FRET) terkadang digunakan untuk mengarakterisasi struktur kompleks tersebut.[98]

Struktur asam nukleat dapat dicitrakan secara langsung dengan mikroskopi gaya atom, yang sangat cocok untuk struktur dua dimensi yang terentang, namun kurang berguna untuk struktur tiga dimensi diskret karena interaksi ujung mikroskop dengan struktur asam nukleat yang rapuh; mikroskopi elektron transmisi dan mikroskopi krio-elektron sering digunakan dalam kasus ini. Kisi tiga dimensi yang terentang dianalisis dengan kristalografi sinar-X.[99][100]

Lihat pula

sunting

Referensi

sunting
  1. ^ a b Poliedra DNA: Goodman RP, Schaap IA, Tardin CF, Erben CM, Berry RM, Schmidt CF, Turberfield AJ (December 2005). "Rapid chiral assembly of rigid DNA building blocks for molecular nanofabrication". Science. 310 (5754): 1661โ€“1665. Bibcode:2005Sci...310.1661G. doi:10.1126/science.1120367. PMIDย 16339440. S2CIDย 13678773.
  2. ^ a b c History: Pelesko JA (2007). Self-assembly: the science of things that put themselves together. New York: Chapman & Hall/CRC. hlm.ย 201, 242, 259. ISBNย 978-1-58488-687-7.
  3. ^ a b c d e Overview: Seeman NC (June 2004). "Nanotechnology and the double helix". Scientific American. 290 (6): 64โ€“75. Bibcode:2004SciAm.290f..64S. doi:10.1038/scientificamerican0604-64. PMIDย 15195395.
  4. ^ History: See "Current crystallization protocol". Nadrian Seeman Lab. Diarsipkan dari asli tanggal 2012-11-30. Diakses tanggal 2010-03-12. for a statement of the problem, and "DNA cages containing oriented guests". Nadrian Seeman Laboratory. Diarsipkan dari asli tanggal 2016-11-01. Diakses tanggal 2010-03-12. for the proposed solution.
  5. ^ a b c d e Overview: Seeman NC (2010). "Nanomaterials based on DNA". Annual Review of Biochemistry. 79: 65โ€“87. doi:10.1146/annurev-biochem-060308-102244. PMCย 3454582. PMIDย 20222824.
  6. ^ a b c d e f g h i Tinjauan: Pinheiro AV, Han D, Shih WM, Yan H (November 2011). "Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology". Nature Nanotechnology. 6 (12): 763โ€“772. Bibcode:2011NatNa...6..763P. doi:10.1038/nnano.2011.187. PMCย 3334823. PMIDย 22056726.
  7. ^ a b DNA origami: Rothemund PW (2006). "Scaffolded DNA origami: from generalized multicrossovers to polygonal networks". Dalam Chen J, Jonoska N, Rozenberg G (ed.). Nanotechnology: science and computation. Natural Computing Series. New York: Springer. hlm.ย 3โ€“21. CiteSeerXย 10.1.1.144.1380. doi:10.1007/3-540-30296-4_1. ISBNย 978-3-540-30295-7.
  8. ^ a b c d e History/applications: Service RF (June 2011). "DNA nanotechnology. DNA nanotechnology grows up". Science. 332 (6034): 1140โ€“1, 1143. Bibcode:2011Sci...332.1140S. doi:10.1126/science.332.6034.1140. PMIDย 21636754.
  9. ^ Yurke, Bernard; Turberfield, Andrew J.; Mills, Allen P.; Simmel, Friedrich C.; Neumann, Jennifer L. (August 2000). "A DNA-fuelled molecular machine made of DNA". Nature (dalam bahasa Inggris). 406 (6796): 605โ€“608. Bibcode:2000Natur.406..605Y. doi:10.1038/35020524. ISSNย 1476-4687. PMIDย 10949296. S2CIDย 2064216.
  10. ^ a b c d DNA machines: Bath J, Turberfield AJ (May 2007). "DNA nanomachines". Nature Nanotechnology. 2 (5): 275โ€“284. Bibcode:2007NatNa...2..275B. doi:10.1038/nnano.2007.104. PMIDย 18654284.
  11. ^ Nanoarchitecture: Robinson BH, Seeman NC (August 1987). "The design of a biochip: a self-assembling molecular-scale memory device". Protein Engineering. 1 (4): 295โ€“300. doi:10.1093/protein/1.4.295. PMIDย 3508280.
  12. ^ Nanoarchitecture: Xiao S, Liu F, Rosen AE, Hainfeld JF, Seeman NC, Musier-Forsyth K, Kiehl RA (August 2002). "Selfassembly of metallic nanoparticle arrays by DNA scaffolding". Journal of Nanoparticle Research. 4 (4): 313โ€“317. Bibcode:2002JNR.....4..313X. doi:10.1023/A:1021145208328. S2CIDย 2257083.
  13. ^ a b c DNA origami: Rothemund PW (March 2006). "Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns" (PDF). Nature. 440 (7082): 297โ€“302. Bibcode:2006Natur.440..297R. doi:10.1038/nature04586. PMIDย 16541064. S2CIDย 4316391.
  14. ^ a b Origami DNA: Douglas SM, Dietz H, Liedl T, Hรถgberg B, Graf F, Shih WM (May 2009). "Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes". Nature. 459 (7245): 414โ€“418. Bibcode:2009Natur.459..414D. doi:10.1038/nature08016. PMCย 2688462. PMIDย 19458720.
  15. ^ Service RF (June 2011). "DNA nanotechnology. DNA nanotechnology grows up". Science. 332 (6034): 1140โ€“1, 1143. Bibcode:2011Sci...332.1140S. doi:10.1126/science.332.6034.1140. PMIDย 21636754.
  16. ^ History: Hopkin K (Agustus 2011). "Profile: 3-D seer". The Scientist. Diarsipkan dari asli tanggal 10 Oktober 2011. Diakses tanggal 8 Agustus 2011.
  17. ^ a b c History: Seeman NC (June 2010). "Structural DNA nanotechnology: growing along with Nano Letters". Nano Letters. 10 (6): 1971โ€“1978. Bibcode:2010NanoL..10.1971S. doi:10.1021/nl101262u. PMCย 2901229. PMIDย 20486672.
  18. ^ a b c Tinjauan: Mao C (December 2004). "The emergence of complexity: lessons from DNA". PLOS Biology. 2 (12): e431. doi:10.1371/journal.pbio.0020431. PMCย 535573. PMIDย 15597116.
  19. ^ Latar belakang: Pelesko JA (2007). Self-assembly: the science of things that put themselves together. New York: Chapman & Hall/CRC. hlm.ย 5, 7. ISBNย 978-1-58488-687-7.
  20. ^ Latar belakang: Long EC (1996). "Fundamentals of nucleic acids". Dalam Hecht SM (ed.). Bioorganic chemistry: nucleic acids. New York: Oxford University Press. hlm.ย 4โ€“10. ISBNย 978-0-19-508467-2.
  21. ^ Nanoteknologi RNA: Chworos A, Severcan I, Koyfman AY, Weinkam P, Oroudjev E, Hansma HG, Jaeger L (December 2004). "Building programmable jigsaw puzzles with RNA". Science. 306 (5704): 2068โ€“2072. Bibcode:2004Sci...306.2068C. doi:10.1126/science.1104686. PMIDย 15604402. S2CIDย 9296608.
  22. ^ Nanoteknologi RNA: Guo P (December 2010). "The emerging field of RNA nanotechnology". Nature Nanotechnology. 5 (12): 833โ€“842. Bibcode:2010NatNa...5..833G. doi:10.1038/nnano.2010.231. PMCย 3149862. PMIDย 21102465.
  23. ^ a b c d Nanoteknologi DNA dinamis: Zhang DY, Seelig G (February 2011). "Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions". Nature Chemistry. 3 (2): 103โ€“113. Bibcode:2011NatCh...3..103Z. doi:10.1038/nchem.957. PMIDย 21258382.
  24. ^ a b c d e Nanoteknologi DNA struktural: Seeman NC (November 2007). "An overview of structural DNA nanotechnology". Molecular Biotechnology. 37 (3): 246โ€“257. doi:10.1007/s12033-007-0059-4. PMCย 3479651. PMIDย 17952671.
  25. ^ Nanoteknologi DNA dinamis: Lu Y, Liu J (December 2006). "Functional DNA nanotechnology: emerging applications of DNAzymes and aptamers". Current Opinion in Biotechnology. 17 (6): 580โ€“588. doi:10.1016/j.copbio.2006.10.004. PMIDย 17056247.
  26. ^ Simulasi struktur DNA: Doye JP, Ouldridge TE, Louis AA, Romano F, ล ulc P, Matek C, etย al. (December 2013). "Coarse-graining DNA for simulations of DNA nanotechnology". Physical Chemistry Chemical Physics. 15 (47): 20395โ€“20414. arXiv:1308.3843. Bibcode:2013PCCP...1520395D. doi:10.1039/C3CP53545B. PMIDย 24121860. S2CIDย 15324396.
  27. ^ Larik lain: Strong M (March 2004). "Protein nanomachines". PLOS Biology. 2 (3): E73. doi:10.1371/journal.pbio.0020073. PMCย 368168. PMIDย 15024422.
  28. ^ Yan H, Park SH, Finkelstein G, Reif JH, LaBean TH (September 2003). "DNA-templated self-assembly of protein arrays and highly conductive nanowires". Science. 301 (5641): 1882โ€“1884. Bibcode:2003Sci...301.1882Y. doi:10.1126/science.1089389. PMIDย 14512621. S2CIDย 137635908.
  29. ^ a b Algorithmic self-assembly: Rothemund PW, Papadakis N, Winfree E (December 2004). "Algorithmic self-assembly of DNA Sierpinski triangles". PLOS Biology. 2 (12): e424. doi:10.1371/journal.pbio.0020424. PMCย 534809. PMIDย 15583715.
  30. ^ DX arrays: Winfree E, Liu F, Wenzler LA, Seeman NC (August 1998). "Design and self-assembly of two-dimensional DNA crystals". Nature. 394 (6693): 539โ€“544. Bibcode:1998Natur.394..539W. doi:10.1038/28998. PMIDย 9707114. S2CIDย 4385579.
  31. ^ DX arrays: Liu F, Sha R, Seeman NC (10 February 1999). "Modifying the surface features of two-dimensional DNA crystals". Journal of the American Chemical Society. 121 (5): 917โ€“922. Bibcode:1999JAChS.121..917L. doi:10.1021/ja982824a.
  32. ^ Other arrays: Mao C, Sun W, Seeman NC (16 June 1999). "Designed two-dimensional DNA Holliday junction arrays visualized by atomic force microscopy". Journal of the American Chemical Society. 121 (23): 5437โ€“5443. Bibcode:1999JAChS.121.5437M. doi:10.1021/ja9900398.
  33. ^ Other arrays: Constantinou PE, Wang T, Kopatsch J, Israel LB, Zhang X, Ding B, etย al. (September 2006). "Double cohesion in structural DNA nanotechnology". Organic & Biomolecular Chemistry. 4 (18): 3414โ€“3419. doi:10.1039/b605212f. PMCย 3491902. PMIDย 17036134.
  34. ^ Other arrays: Mathieu F, Liao S, Kopatsch J, Wang T, Mao C, Seeman NC (April 2005). "Six-helix bundles designed from DNA". Nano Letters. 5 (4): 661โ€“665. Bibcode:2005NanoL...5..661M. doi:10.1021/nl050084f. PMCย 3464188. PMIDย 15826105.
  35. ^ Algorithmic self-assembly: Barish RD, Rothemund PW, Winfree E (December 2005). "Two computational primitives for algorithmic self-assembly: copying and counting". Nano Letters. 5 (12): 2586โ€“2592. Bibcode:2005NanoL...5.2586B. CiteSeerXย 10.1.1.155.676. doi:10.1021/nl052038l. PMIDย 16351220.
  36. ^ a b c d Design: Feldkamp U, Niemeyer CM (March 2006). "Rational design of DNA nanoarchitectures". Angewandte Chemie. 45 (12): 1856โ€“1876. Bibcode:2006ACIE...45.1856F. doi:10.1002/anie.200502358. PMIDย 16470892.
  37. ^ DNA nanotubes: Rothemund PW, Ekani-Nkodo A, Papadakis N, Kumar A, Fygenson DK, Winfree E (December 2004). "Design and characterization of programmable DNA nanotubes". Journal of the American Chemical Society. 126 (50): 16344โ€“16352. Bibcode:2004JAChS.12616344R. doi:10.1021/ja044319l. PMIDย 15600335.
  38. ^ DNA nanotubes: Yin P, Hariadi RF, Sahu S, Choi HM, Park SH, Labean TH, Reif JH (August 2008). "Programming DNA tube circumferences". Science. 321 (5890): 824โ€“826. Bibcode:2008Sci...321..824Y. doi:10.1126/science.1157312. PMIDย 18687961. S2CIDย 12100380.
  39. ^ Three-dimensional arrays: Zheng J, Birktoft JJ, Chen Y, Wang T, Sha R, Constantinou PE, etย al. (September 2009). "From molecular to macroscopic via the rational design of a self-assembled 3D DNA crystal". Nature. 461 (7260): 74โ€“77. Bibcode:2009Natur.461...74Z. doi:10.1038/nature08274. PMCย 2764300. PMIDย 19727196.
  40. ^ Poliedra DNA: Zhang Y, Seeman NC (1 March 1994). "Construction of a DNA-truncated octahedron". Journal of the American Chemical Society. 116 (5): 1661โ€“1669. Bibcode:1994JAChS.116.1661Z. doi:10.1021/ja00084a006.
  41. ^ Poliedra DNA: Shih WM, Quispe JD, Joyce GF (February 2004). "A 1.7-kilobase single-stranded DNA that folds into a nanoscale octahedron". Nature. 427 (6975): 618โ€“621. Bibcode:2004Natur.427..618S. doi:10.1038/nature02307. PMIDย 14961116. S2CIDย 4419579.
  42. ^ Tikhomirov G, Petersen P, Qian L (December 2017). "Fractal assembly of micrometre-scale DNA origami arrays with arbitrary patterns". Nature. 552 (7683): 67โ€“71. Bibcode:2017Natur.552...67T. doi:10.1038/nature24655. PMIDย 29219965. S2CIDย 4455780.
  43. ^ a b Kotak DNA: Andersen ES, Dong M, Nielsen MM, Jahn K, Subramani R, Mamdouh W, etย al. (May 2009). "Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid". Nature. 459 (7243): 73โ€“76. Bibcode:2009Natur.459...73A. doi:10.1038/nature07971. hdl:11858/00-001M-0000-0010-9363-9. PMIDย 19424153. S2CIDย 4430815.
  44. ^ Kotak DNA: Ke Y, Sharma J, Liu M, Jahn K, Liu Y, Yan H (June 2009). "Scaffolded DNA origami of a DNA tetrahedron molecular container". Nano Letters. 9 (6): 2445โ€“2447. Bibcode:2009NanoL...9.2445K. doi:10.1021/nl901165f. PMIDย 19419184.
  45. ^ Zaborova, O. V.; Voinova, A. D.; Shmykov, B. D.; Sergeyev, V. G. (2021). "Solid Lipid Nanoparticles for the Nucleic Acid Encapsulation". Reviews and Advances in Chemistry (dalam bahasa Inggris). 11 (3โ€“4): 178โ€“188. doi:10.1134/S2079978021030055. ISSNย 2634-8276. S2CIDย 246946068.
  46. ^ Overview: Endo M, Sugiyama H (October 2009). "Chemical approaches to DNA nanotechnology". ChemBioChem. 10 (15): 2420โ€“2443. doi:10.1002/cbic.200900286. PMIDย 19714700. S2CIDย 205554125.
  47. ^ Nanoarchitecture: Zheng J, Constantinou PE, Micheel C, Alivisatos AP, Kiehl RA, Seeman NC (July 2006). "Two-dimensional nanoparticle arrays show the organizational power of robust DNA motifs". Nano Letters. 6 (7): 1502โ€“1504. Bibcode:2006NanoL...6.1502Z. doi:10.1021/nl060994c. PMCย 3465979. PMIDย 16834438.
  48. ^ Nanoarchitecture: Park SH, Pistol C, Ahn SJ, Reif JH, Lebeck AR, Dwyer C, LaBean TH (January 2006). "Finite-size, fully addressable DNA tile lattices formed by hierarchical assembly procedures". Angewandte Chemie. 45 (5): 735โ€“739. Bibcode:2006AngCh.118.6759P. doi:10.1002/ange.200690141. PMIDย 16374784.
  49. ^ Nanoarchitecture: Cohen JD, Sadowski JP, Dervan PB (22 October 2007). "Addressing single molecules on DNA nanostructures". Angewandte Chemie. 46 (42): 7956โ€“7959. Bibcode:2007ACIE...46.7956C. doi:10.1002/anie.200702767. PMIDย 17763481. Diarsipkan dari asli tanggal 15 September 2020. Diakses tanggal 2 July 2020.
  50. ^ Nanoarchitecture: Maune HT, Han SP, Barish RD, Bockrath M, Goddard WA, Rothemund PW, Winfree E (January 2010). "Self-assembly of carbon nanotubes into two-dimensional geometries using DNA origami templates". Nature Nanotechnology. 5 (1): 61โ€“66. Bibcode:2010NatNa...5...61M. doi:10.1038/nnano.2009.311. PMIDย 19898497.
  51. ^ Nanoarchitecture: Liu J, Geng Y, Pound E, Gyawali S, Ashton JR, Hickey J, etย al. (March 2011). "Metallization of branched DNA origami for nanoelectronic circuit fabrication". ACS Nano. 5 (3): 2240โ€“2247. Bibcode:2011ACSNa...5.2240L. doi:10.1021/nn1035075. PMIDย 21323323.
  52. ^ Nanoarchitecture: Deng Z, Mao C (August 2004). "Molecular lithography with DNA nanostructures". Angewandte Chemie. 43 (31): 4068โ€“4070. Bibcode:2004ACIE...43.4068D. doi:10.1002/anie.200460257. PMIDย 15300697.
  53. ^ DNA machines: Mao C, Sun W, Shen Z, Seeman NC (January 1999). "A nanomechanical device based on the B-Z transition of DNA". Nature. 397 (6715): 144โ€“146. Bibcode:1999Natur.397..144M. doi:10.1038/16437. PMIDย 9923675. S2CIDย 4406177.
  54. ^ DNA machines: Yurke B, Turberfield AJ, Mills AP, Simmel FC, Neumann JL (August 2000). "A DNA-fuelled molecular machine made of DNA". Nature. 406 (6796): 605โ€“608. Bibcode:2000Natur.406..605Y. doi:10.1038/35020524. PMIDย 10949296. S2CIDย 2064216.
  55. ^ DNA machines: Yan H, Zhang X, Shen Z, Seeman NC (January 2002). "A robust DNA mechanical device controlled by hybridization topology". Nature. 415 (6867): 62โ€“65. Bibcode:2002Natur.415...62Y. doi:10.1038/415062a. PMIDย 11780115. S2CIDย 52801697.
  56. ^ DNA machines: Feng L, Park SH, Reif JH, Yan H (September 2003). "A two-state DNA lattice switched by DNA nanoactuator". Angewandte Chemie. 42 (36): 4342โ€“4346. Bibcode:2003AngCh.115.4478F. doi:10.1002/ange.200351818. PMIDย 14502706.
  57. ^ DNA machines: Goodman RP, Heilemann M, Doose S, Erben CM, Kapanidis AN, Turberfield AJ (February 2008). "Reconfigurable, braced, three-dimensional DNA nanostructures". Nature Nanotechnology. 3 (2): 93โ€“96. Bibcode:2008NatNa...3...93G. doi:10.1038/nnano.2008.3. PMIDย 18654468.
  58. ^ Applications: Douglas SM, Bachelet I, Church GM (February 2012). "A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads". Science. 335 (6070): 831โ€“834. Bibcode:2012Sci...335..831D. doi:10.1126/science.1214081. PMIDย 22344439. S2CIDย 9866509.
  59. ^ Centola, Mathias; Poppleton, Erik; Ray, Sujay; Centola, Martin; Welty, Robb; Valero, Juliรกn; Walter, Nils G.; ล ulc, Petr; Famulok, Michael (2023-10-19). "A rhythmically pulsing leaf-spring DNA-origami nanoengine that drives a passive follower". Nature Nanotechnology (dalam bahasa Inggris). 19 (2): 226โ€“236. doi:10.1038/s41565-023-01516-x. ISSNย 1748-3395. PMCย 10873200. PMIDย 37857824.
  60. ^ DNA walkers: Shin JS, Pierce NA (September 2004). "A synthetic DNA walker for molecular transport". Journal of the American Chemical Society. 126 (35): 10834โ€“10835. Bibcode:2004JAChS.12610834S. doi:10.1021/ja047543j. PMIDย 15339155.
  61. ^ DNA walkers: Sherman WB, Seeman NC (July 2004). "A precisely controlled DNA biped walking device". Nano Letters. 4 (7): 1203โ€“1207. Bibcode:2004NanoL...4.1203S. doi:10.1021/nl049527q.
  62. ^ DNA walkers: ล kugor M, Valero J, Murayama K, Centola M, Asanuma H, Famulok M (May 2019). "Orthogonally Photocontrolled Non-Autonomous DNA Walker". Angewandte Chemie. 58 (21): 6948โ€“6951. Bibcode:2019ACIE...58.6948S. doi:10.1002/anie.201901272. PMIDย 30897257. S2CIDย 85446523.
  63. ^ DNA walkers: Tian Y, He Y, Chen Y, Yin P, Mao C (July 2005). "A DNAzyme that walks processively and autonomously along a one-dimensional track". Angewandte Chemie. 44 (28): 4355โ€“4358. Bibcode:2005AngCh.117.4429T. doi:10.1002/ange.200500703. PMIDย 15945114.
  64. ^ DNA walkers: Bath J, Green SJ, Turberfield AJ (July 2005). "A free-running DNA motor powered by a nicking enzyme". Angewandte Chemie. 44 (28): 4358โ€“4361. Bibcode:2005ACIE...44.4358B. doi:10.1002/anie.200501262. PMIDย 15959864.
  65. ^ Functional DNA walkers: Lund K, Manzo AJ, Dabby N, Michelotti N, Johnson-Buck A, Nangreave J, etย al. (May 2010). "Molecular robots guided by prescriptive landscapes". Nature. 465 (7295): 206โ€“210. Bibcode:2010Natur.465..206L. doi:10.1038/nature09012. PMCย 2907518. PMIDย 20463735.
  66. ^ Functional DNA walkers: Valero J, Pal N, Dhakal S, Walter NG, Famulok M (June 2018). "A bio-hybrid DNA rotor-stator nanoengine that moves along predefined tracks". Nature Nanotechnology. 13 (6): 496โ€“503. Bibcode:2018NatNa..13..496V. doi:10.1038/s41565-018-0109-z. PMCย 5994166. PMIDย 29632399.
  67. ^ Functional DNA walkers: He Y, Liu DR (November 2010). "Autonomous multistep organic synthesis in a single isothermal solution mediated by a DNA walker". Nature Nanotechnology. 5 (11): 778โ€“782. Bibcode:2010NatNa...5..778H. doi:10.1038/nnano.2010.190. PMCย 2974042. PMIDย 20935654.
  68. ^ Pan J, Li F, Cha TG, Chen H, Choi JH (August 2015). "Recent progress on DNA based walkers". Current Opinion in Biotechnology. 34: 56โ€“64. doi:10.1016/j.copbio.2014.11.017. PMIDย 25498478.
  69. ^ a b c Kinetic assembly: Yin P, Choi HM, Calvert CR, Pierce NA (January 2008). "Programming biomolecular self-assembly pathways". Nature. 451 (7176): 318โ€“322. Bibcode:2008Natur.451..318Y. doi:10.1038/nature06451. PMIDย 18202654. S2CIDย 4354536.
  70. ^ Fuzzy and Boolean logic gates based on DNA: Zadegan RM, Jepsen MD, Hildebrandt LL, Birkedal V, Kjems J (April 2015). "Construction of a fuzzy and Boolean logic gates based on DNA". Small. 11 (15): 1811โ€“1817. Bibcode:2015Small..11.1811Z. doi:10.1002/smll.201402755. PMIDย 25565140.
  71. ^ Strand displacement cascades: Seelig G, Soloveichik D, Zhang DY, Winfree E (December 2006). "Enzyme-free nucleic acid logic circuits". Science. 314 (5805): 1585โ€“1588. Bibcode:2006Sci...314.1585S. doi:10.1126/science.1132493. PMIDย 17158324. S2CIDย 10966324.
  72. ^ Strand displacement cascades: Qian L, Winfree E (June 2011). "Scaling up digital circuit computation with DNA strand displacement cascades". Science. 332 (6034): 1196โ€“1201. Bibcode:2011Sci...332.1196Q. doi:10.1126/science.1200520. PMIDย 21636773. S2CIDย 10053541.
  73. ^ Applications: Rietman EA (2001). Molecular engineering of nanosystems. Springer. hlm.ย 209โ€“212. ISBNย 978-0-387-98988-4. Diakses tanggal 17 April 2011.
  74. ^ Zadegan RM, Jepsen MD, Thomsen KE, Okholm AH, Schaffert DH, Andersen ES, etย al. (November 2012). "Construction of a 4 zeptoliters switchable 3D DNA box origami". ACS Nano. 6 (11): 10050โ€“10053. Bibcode:2012ACSNa...610050Z. doi:10.1021/nn303767b. PMIDย 23030709.
  75. ^ Applications: Jungmann R, Renner S, Simmel FC (April 2008). "From DNA nanotechnology to synthetic biology". HFSP Journal. 2 (2): 99โ€“109. doi:10.2976/1.2896331. PMCย 2645571. PMIDย 19404476.
  76. ^ Lovy, Howard (5 July 2011). "DNA cages can unleash meds inside cells". fiercedrugdelivery.com. Diarsipkan dari asli tanggal September 27, 2013. Diakses tanggal 22 September 2013.
  77. ^ Walsh AS, Yin H, Erben CM, Wood MJ, Turberfield AJ (July 2011). "DNA cage delivery to mammalian cells". ACS Nano. 5 (7): 5427โ€“5432. Bibcode:2011ACSNa...5.5427W. doi:10.1021/nn2005574. PMIDย 21696187.
  78. ^ Trafton, Anne (4 June 2012). "Researchers achieve RNA interference, in a lighter package". MIT News. Diakses tanggal 22 September 2013.
  79. ^ Lee H, Lytton-Jean AK, Chen Y, Love KT, Park AI, Karagiannis ED, etย al. (June 2012). "Molecularly self-assembled nucleic acid nanoparticles for targeted in vivo siRNA delivery". Nature Nanotechnology. 7 (6): 389โ€“393. Bibcode:2012NatNa...7..389L. doi:10.1038/NNANO.2012.73. PMCย 3898745. PMIDย 22659608.
  80. ^ Kim KR, Kim DR, Lee T, Yhee JY, Kim BS, Kwon IC, Ahn DR (March 2013). "Drug delivery by a self-assembled DNA tetrahedron for overcoming drug resistance in breast cancer cells". Chemical Communications. 49 (20): 2010โ€“2012. doi:10.1039/c3cc38693g. PMIDย 23380739.
  81. ^ Sundah NR, Ho NR, Lim GS, Natalia A, Ding X, Liu Y, etย al. (September 2019). "Barcoded DNA nanostructures for the multiplexed profiling of subcellular protein distribution". Nature Biomedical Engineering. 3 (9): 684โ€“694. doi:10.1038/s41551-019-0417-0. PMIDย 31285580. S2CIDย 195825879.
  82. ^ DNA ion channels: Langecker M, Arnaut V, Martin TG, List J, Renner S, Mayer M, etย al. (November 2012). "Synthetic lipid membrane channels formed by designed DNA nanostructures". Science. 338 (6109): 932โ€“936. Bibcode:2012Sci...338..932L. doi:10.1126/science.1225624. PMCย 3716461. PMIDย 23161995.
  83. ^ a b DNA ion channels: Gรถpfrich K, Li CY, Mames I, Bhamidimarri SP, Ricci M, Yoo J, etย al. (July 2016). "Ion Channels Made from a Single Membrane-Spanning DNA Duplex". Nano Letters. 16 (7): 4665โ€“4669. Bibcode:2016NanoL..16.4665G. doi:10.1021/acs.nanolett.6b02039. PMCย 4948918. PMIDย 27324157.
  84. ^ DNA ion channels: Burns JR, Stulz E, Howorka S (June 2013). "Self-assembled DNA nanopores that span lipid bilayers". Nano Letters. 13 (6): 2351โ€“2356. Bibcode:2013NanoL..13.2351B. CiteSeerXย 10.1.1.659.7660. doi:10.1021/nl304147f. PMIDย 23611515.
  85. ^ DNA ion channels: Burns JR, Gรถpfrich K, Wood JW, Thacker VV, Stulz E, Keyser UF, Howorka S (November 2013). "Lipid-bilayer-spanning DNA nanopores with a bifunctional porphyrin anchor". Angewandte Chemie. 52 (46): 12069โ€“12072. doi:10.1002/anie.201305765. PMCย 4016739. PMIDย 24014236.
  86. ^ DNA ion channels: Seifert A, Gรถpfrich K, Burns JR, Fertig N, Keyser UF, Howorka S (February 2015). "Bilayer-spanning DNA nanopores with voltage-switching between open and closed state". ACS Nano. 9 (2): 1117โ€“1126. Bibcode:2015ACSNa...9.1117S. doi:10.1021/nn5039433. PMCย 4508203. PMIDย 25338165.
  87. ^ DNA ion channels: Gรถpfrich K, Zettl T, Meijering AE, Hernรกndez-Ainsa S, Kocabey S, Liedl T, Keyser UF (May 2015). "DNA-Tile Structures Induce Ionic Currents through Lipid Membranes". Nano Letters. 15 (5): 3134โ€“3138. Bibcode:2015NanoL..15.3134G. doi:10.1021/acs.nanolett.5b00189. PMIDย 25816075.
  88. ^ DNA ion channels: Burns JR, Seifert A, Fertig N, Howorka S (February 2016). "A biomimetic DNA-based channel for the ligand-controlled transport of charged molecular cargo across a biological membrane". Nature Nanotechnology. 11 (2): 152โ€“156. Bibcode:2016NatNa..11..152B. doi:10.1038/nnano.2015.279. PMIDย 26751170.
  89. ^ DNA ion channels: Gรถpfrich K, Li CY, Ricci M, Bhamidimarri SP, Yoo J, Gyenes B, etย al. (September 2016). "Large-Conductance Transmembrane Porin Made from DNA Origami". ACS Nano. 10 (9): 8207โ€“8214. Bibcode:2016ACSNa..10.8207G. doi:10.1021/acsnano.6b03759. PMCย 5043419. PMIDย 27504755.
  90. ^ DNA scramblase: Ohmann A, Li CY, Maffeo C, Al Nahas K, Baumann KN, Gรถpfrich K, etย al. (June 2018). "A synthetic enzyme built from DNA flips 107 lipids per second in biological membranes". Nature Communications. 9 (1) 2426. Bibcode:2018NatCo...9.2426O. doi:10.1038/s41467-018-04821-5. PMCย 6013447. PMIDย 29930243.
  91. ^ a b c Design: Brenneman A, Condon A (25 September 2002). "Strand design for biomolecular computation". Theoretical Computer Science. 287: 39โ€“58. doi:10.1016/S0304-3975(02)00135-4.
  92. ^ Overview: Lin C, Liu Y, Rinker S, Yan H (August 2006). "DNA tile based self-assembly: building complex nanoarchitectures". ChemPhysChem. 7 (8): 1641โ€“1647. doi:10.1002/cphc.200600260. PMIDย 16832805.
  93. ^ a b c Design: Dirks RM, Lin M, Winfree E, Pierce NA (15 February 2004). "Paradigms for computational nucleic acid design". Nucleic Acids Research. 32 (4): 1392โ€“1403. doi:10.1093/nar/gkh291. PMCย 390280. PMIDย 14990744.
  94. ^ Methods: Ellington A, Pollard JD (1 May 2001). "Synthesis and Purification of Oligonucleotides". Current Protocols in Molecular Biology. 42: 2.11.1โ€“2.11.25. doi:10.1002/0471142727.mb0211s42. ISBNย 978-0471142720. PMIDย 18265179 ย  18265179. S2CIDย 205152989. ;
  95. ^ Methods: Ellington A, Pollard JD (1 May 2001). "Purification of Oligonucleotides Using Denaturing Polyacrylamide Gel Electrophoresis". Current Protocols in Molecular Biology. 42: Unit2.12. doi:10.1002/0471142727.mb0212s42. ISBNย 978-0471142720. PMIDย 18265180. S2CIDย 27187583.
  96. ^ Methods: Gallagher SR, Desjardins P (1 July 2011). "Quantitation of nucleic acids and proteins". Current Protocols Essential Laboratory Techniques. Vol.ย 5. doi:10.1002/9780470089941.et0202s5. ISBNย 978-0470089934. S2CIDย 94329398.
  97. ^ Methods: Chory J, Pollard JD (1 May 2001). "Separation of Small DNA Fragments by Conventional Gel Electrophoresis". Current Protocols in Molecular Biology. 47: Unit2.7. doi:10.1002/0471142727.mb0207s47. ISBNย 978-0471142720. PMIDย 18265187 ย  18265187. S2CIDย 43406338. ;
  98. ^ Methods: Walter NG (1 February 2003). "Probing RNA Structural Dynamics and Function by Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)". Current Protocols in Nucleic Acid Chemistry. 11: 11.10.1โ€“11.10.23. doi:10.1002/0471142700.nc1110s11. ISBNย 978-0471142706. PMIDย 18428904 ย  18428904. S2CIDย 9978415. ;
  99. ^ Methods: Lin C, Ke Y, Chhabra R, Sharma J, Liu Y, Yan H (2011). "Synthesis and Characterization of Self-Assembled DNA Nanostructures". Dalam Zuccheri G, Samorรฌ B (ed.). DNA Nanotechnology. Methods in Molecular Biology. Vol.ย 749. hlm.ย 1โ€“11. doi:10.1007/978-1-61779-142-0_1. ISBNย 978-1-61779-141-3. PMIDย 21674361.
  100. ^ Methods: Bloomfield VA, Crothers DM, Tinoco Jr I (2000). Nucleic acids: structures, properties, and functions. Sausalito, Calif: University Science Books. hlm.ย 84โ€“86, 396โ€“407. ISBNย 978-0-935702-49-1.

Bacaan lanjutan

sunting

Umum:

Bidang spesifik:

Pranala luar

sunting
Wikimedia Commons memiliki media mengenai DNA nanotechnology.