Details

Autor(en) / Beteiligte

• Ramakrishnan, Saminathan
• Keller, Adrian[Akademischer Betreuer]

Titel

Atomic force microscopy studies of DNA origami nanostructures: from structural stability to molecular patterning

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2018

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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 12.07.2018
• Open Access
• ger: In der ersten Hälfte dieser Arbeit wird die strukturelle Stabilität von DNA - Origami - Dreiecken unter chaotropen Bedingungen untersucht. Chaotrope Mittel wie Harnstoff (Urea) und Guanidiniumchlorid wurden verwendet, um die Denaturierung von Biomolekülen zu induzieren. Zu diesem Zweck wird die Wirkung von denaturierenden Agentien auf die strukturelle Organisation von DNA-Origami-Dreiecken in Abhängigkeit von der Temperatur und Kationenkonzentration untersucht. Bei einer Konzentration von 6M Harnstoff und Guanidiniumchlorid sind DNA-Origami-Strukturen bei 23C stabil, bei 42C jedoch vollständig denaturiert. Die strukturelle Schädigung von DNA-Origami-Dreiecken variiert mit dem chaotropen Agens. Wichtig ist, dass sich die DNA-Origamis über Nacht unter 6M Harnstoff und Guanidiumchlorid bei Raumtemperatur als stabil erwiesen haben. Da die Stabilität von DNA in Lösung teilweise von der Konzentration der Kationen abhängt, wird die Rolle der Kationen bei der Stabilisierung und Destabilisierung von DNA-Origami-Dreiecken in Gegenwart chaotroper Verbindungen ebenfalls charakterisiert. Erhöhte Kationenkonzentrationen in Lösung stabilisieren die DNA-Origami-Dreiecke in Harnstoff, destabilisieren sie jedoch in Guanidiniumchlorid aufgrund des möglichen Aussalzens von Gdm+. In der zweiten Hälfte der Arbeit wird die Fähigkeit von DNA-Origami-Dreiecken, sich in Gegenwart von Na+ zu einer dicht gepackten Monoschicht auf Mica zu organisieren, verwendet, um eine Vielzahl von Proteinen zu strukturieren. Dabei wird die Rolle der Kationenkonzentration und Proteinkonzentration bei der Herstellung eines wohlgeordneten Proteinmusters diskutiert. Die Desorption von DNA-Origami-Monoschichten nach der gerichteten Proteinadsorption, um eine hierarchische Anordnung von Proteinen zu erzeugen, wird diskutiert.
• eng: In the first half of this thesis, the structural stability of DNA origami triangles under chaotropic agents induced denaturing conditions is studied. Chaotropic agents such as urea and guanidinium chloride have been used to induce the denaturation of biomolecules. To this end, the effect of denaturing agents on the structural organization of DNA origami triangles is studied with dependent on the temperature and cation concentration. At a 6M concentration of urea and guanidinium chloride, DNA origami structures are found to be stable at 23C but completely denatured at 42C. The structural damage of DNA origami triangles varies with a chaotropic agent.Importantly the DNA origami were found to be stable overnight under 6M urea and guanidium chloride at room temperature. Since the stability of DNA in solution partially depends on the concentration of cations, the role of cations in the stabilization and destabilization of DNA origami triangles in the presence of chaotropic agents is also characterized. Increased cation concentration in solution stabilize the DNA origami triangles in urea but destabilize in guanidinium chloride, dueto the possible salting out of Gdm+. In the second half of the thesis, the ability of DNA origami triangles to self-assemble into a tightly packed monolayer on mica in the presence of Na+is usedto pattern variety of proteins. The role of cation concentration and protein concentration in the 2preparation of a well-ordered protein pattern are discussed. Desorption of DNA origami monolayer after directed protein adsorption to create heirachical assembly of proteins is discussed.Additionally DNA origami adsorption in nanoholes arrays, fabricated in gold films on silicon wafers by nanosphere lithography with a well-defined diameter is investigated. The role of ionic strength, incubation time, Mg2+ concentration, DNA origami concentration on the ...