Stap 3: Simulatie in CanDo
Zodra we hadden ontworpen en de nanostructuur gevisualiseerd, wilden we de origami om te controleren of dat ons ontwerp robuust is simuleren. Aangezien DNA origami een zeer flexibel materiaal is, worden de cross-overs in het ontwerp gebruikt om de structuur meer rigide. Er zijn een heleboel verschillende manieren te plaatsen van de crossovers, en om te vertellen of een structuur stijf stukken die we gebruikten de CanDo web app voor het simuleren van ons ontwerp zal hebben.
De oplossing van de 3D-vorm en de flexibiliteit van DNA nanostructuren worden voorspeld op basis van de veronderstelling dat de mechanische reactie van de dubbele DNA-helix goed wordt benaderd door een homogene elastische staaf met axiale, kronkelende en Buigende moduli die zijn gemeten experimenteel met behulp van een verscheidenheid van directe, single-molecuul, evenals ensemble technieken [8]. Tweepersoonskamer-strand cross-overs zijn gemodelleerd als starre koppelingen aansluiten van naburige helices die aanvankelijk zijn gepositioneerd op een honingraat of vierkante rooster, verstrekken van interne beperkingen die DNA van zijn rechte, staafvormige conformatie aan complexe vormen als getoond in detail in [4, 7-8 vervormen]. Het model is ook verantwoordelijk voor het effect van de ruggengraat nicks in DNA-strengen, entropische elasticiteit van single-stranded DNA gebruikt om te ontwerpen, bijvoorbeeld tensegrity structuren [10], en verre cross-overs moeten model draadframe structuren [4]. Elk van deze functies model is bij benadering, echter, en daarom blijft een actief gebied van het onderzoek. Computationele voorspelling vormen, gedeformeerde DNA wordt uitgevoerd met behulp van de eindige elementenmethode geïmplementeerd in de commerciële softwareprogramma ADINA (ADINA R & D, Inc.), die is een gevestigde numerieke techniek voor de analyse van complexe constructie mechanica en dynamiek [11]. Het thermisch-geïnduceerde schommelingen van DNA nanostructuren worden berekend met behulp van de stelling van het equipartitiebeginsel van statistische mechanica en normale modus analyse, zoals voor eiwitten in [12-13]. Atomaire modellen van DNA nanostructuren worden gegenereerd uit 3D oplossing vormen en thermische schommelingen, zoals voor het ontwerp van licht-oogst nanoapparaten [14], DNA gieten mallen voor anorganische structuren [15], en rooster-gratis DNA [16].
De resulterende cadnano-bestanden zijn geüpload naar CanDo voor de simulatie van de solid-body met de volgende parameters.
Solid-body simulaties met een bereik van de laatste verplaatsing van CanDo geretourneerd tussen de 1.6 en 6.2 nanometer. De simulatie werd geïllustreerd door zowel cijfers en films. In de eerste iteraties van dit ontwerp, het bereik van de verplaatsing overschreden ~ 50 nanometer (herinneren dat DNA helices ongeveer 2 nanometer diameter zijn, en het gehele ontwerp hier over 120nm hoog en breed 60nm bij de A's join is). Dit was aanzienlijk verminderd door middel van het plaatsen van de crossovers iteraties, en onze resulterende CanDo simulaties blijkt dat geen enkele helix of kleine spiraalvormige subeenheid grote verplaatsingen weergeeft. Kwalitatief een grote wereldwijde twist wordt geplaatst op de structuur, maar volgende Rothemund de resultaten, de experimentele resultaten naar verwachting blijven plat op het oppervlak van een mica op AFM.
