塩基スタッキング相互作用によるDNAテトラヘドラの安定性の調整

DNAナノテクノロジーは、単鎖DNAの領域を塩基対ハイブリダイゼーションを通じてプログラム可能にアンカーすることに依存し、多面体、チューブ、シートやその他の望ましい形状といったナノスケールの物体を作成します。最近、我々の研究室では塩基スタッキング相互作用のエネルギー計測を行い、隣接する二つの鎖の端部スタッキング相互作用がDNAナノテクノロジーの追加設計パラメーターとなる可能性を示唆しました。ここでは、同一の塩基対相互作用を持ち、異なる端部スタッキング相互作用を含む粘着末端で保持されたDNAテトラヘドラを作成することによって、そのアイデアを探求します。16のすべての組み合わせをテストした結果、設計内の単一の塩基スタックを変更することでDNAテトラヘドラの融解温度が最大10°C変化することを発見しました。これらの結果は、DNAテトラヘドラの安定性を大幅かつ予測可能な方法で制御するためのスタッキング設計に情報を提供します。そのため、端部スタッキングが弱い4 bpの粘着末端は安定なテトラヘドラを形成せず、スタックを強化すると、弱いスタッキングを持つ6 bpの粘着末端と同等の46.8 ± 1.2°Cの融解温度で高い安定性を与えます。この結果は他のタイプのDNAナノ構造にも適用される可能性が高く、端部スタッキング相互作用がDNAナノ構造の形成と安定性に重要な役割を果たすことを示唆しています。