TectoARN: Un plan directeur pour des nanostructures d'ARN programmables

Par Fouad Sabry

Explorez le monde dynamique de TectoRNA et son rôle central dans le domaine révolutionnaire de l'origami de l'ADN. Ce livre complet constitue une ressource essentielle pour les professionnels, les étudiants et les passionnés désireux de se plonger dans la conception, l'assemblage et les applications complexes des acides nucléiques. Obtenez des informations inégalées sur ce domaine révolutionnaire et son impact scientifique de grande envergure.

Brève présentation des chapitres :

1 : TectoRNA : présente l'architecture et les applications fonctionnelles des molécules TectoRNA.

2 : Robert Dirks : discute des contributions pionnières de Robert Dirks à la recherche sur les acides nucléiques.

3 : Auto-assemblage de nanoparticules : explore les principes et les méthodes d'auto-assemblage de nanoparticules.

4 : Origami de l'ADN : met en évidence les techniques innovantes de pliage de l'ADN en nanostructures complexes.

5 : Auto-réplication : examine le comportement d'auto-réplication des systèmes à base d'acides nucléiques.

6 : Nanotechnologie de l'ADN : couvre les avancées et les applications de l'ADN en nanotechnologie.

7 : Acide nucléique sphérique : se concentre sur la conception et les fonctions des acides nucléiques sphériques.

8 : Origami d'ARN : se penche sur l'ingénierie des molécules d'ARN pour les structures programmables.

9 : Conception d'acide nucléique : explique les stratégies de conception des nanostructures d'acide nucléique fonctionnelles.

10 : Bactériophage M13 : détaille le rôle de M13 dans les applications de la nanotechnologie de l'ADN.

11 : Nadrian Seeman : rend hommage au travail révolutionnaire de Nadrian Seeman en nanoscience de l'ADN.

12 : Jonction de Holliday : analyse l'importance structurelle et fonctionnelle des jonctions de Holliday.

13 : Peptide auto-assemblant : discute du rôle des peptides dans la création de systèmes auto-assemblants à l'échelle nanométrique.

14 : Structure secondaire de l'acide nucléique : décrit les modèles de repliement des séquences d'acide nucléique.

15 : Assembleur moléculaire : présente les assembleurs moléculaires et leur rôle dans la nanofabrication.

16 : Tétraboucle : explore le rôle des tétraboucles dans la stabilisation des structures d'ARN et d'ADN.

17 : Nanoanneau : étudie les nanoanneaux et leurs applications en nanotechnologie.

18 : Bobine enroulée : décrit les motifs de bobine enroulée et leurs propriétés d'auto-assemblage.

19 : Cages macromoléculaires : explore les cages macromoléculaires pour l'encapsulation de matériaux fonctionnels.

20 : Structure tertiaire de l'acide nucléique : se concentre sur les mécanismes de repliement des acides nucléiques d'ordre supérieur.

21 : Nanorègle : discute du rôle des nanorègles dans la mesure moléculaire précise.

Ce livre comble le fossé entre la compréhension théorique et l'innovation pratique, ce qui le rend indispensable pour les lecteurs souhaitant rester à la pointe des avancées de l'ADN Origami. Investissez dans vos connaissances : leur valeur transcende le prix.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 10 mars 2025

Aperçu du livre

Chapitre 1 :TectoARN

Les unités d'ARN modulaires connues sous le nom de tectoARN ont la capacité de s'auto-assembler en nanostructures plus grandes en suivant un ensemble prédéterminé d'instructions. Ils sont produits par conception rationnelle grâce à une méthode connue sous le nom d'architectonique de l'ARN, qui utilise des modules structurels d'ARN qui ont été identifiés dans des molécules d'ARN naturelles (ou parfois fabriquées) afin de construire spontanément des structures tridimensionnelles prédéfinies.

L'ARN est une biomolécule attrayante pour la conception en raison de ses capacités, qui comprennent la capacité de catalyser des réactions et de lier des bases d'une manière qui n'est pas conventionnelle. Afin de façonner l'ARN en géométries spécifiques et d'effectuer une variété de tâches, il est nécessaire d'utiliser les connaissances de la modélisation informatique et de la caractérisation biologique. En conséquence, le tectoRNA est également capable de porter des fonctions qui permettent la construction d'énormes nanostructures fonctionnelles. Ces nanostructures peuvent être utilisées pour des applications en biologie synthétique et en nanotechnologie.

Nadrian Seeman a été le premier à suggérer que l'ADN pourrait être utilisé comme matériau dans le but de fabriquer des structures nanoscopiques capables de s'auto-assembler. Ce concept a été étendu à l'ARN par Jaeger et ses collaborateurs en l'an 2000. Ils l'ont fait en utilisant le concept de tectonique de l'ARN, qui avait déjà été présenté par Jaeger et Westhof et leurs collaborateurs en 1996.

Afin de construire un tectoARN, il faut avoir une compréhension complète de la structure tertiaire de l'ARN. Les structures de rayons X et de résonance magnétique nucléaire (RMN) déjà connues servent de base à la conception logique du tectoARN. Il est possible de comparer les tectoARN à des mots, et en utilisant la syntaxe naturelle des motifs structurels de l'ARN, il est possible de concevoir et de synthétiser rationnellement une grande variété de structures thermodynamiquement stables. La séquence qui spécifie les motifs structurels stables, récurrents et modulaires, tels que le tétraloop GNRA, les boucles de baiser, les virages pliés, l'interaction A-mineur, etc., peut être codée à l'intérieur des tectoARN afin de régir la géométrie des nanostructures et leur capacité à s'auto-assembler. Le tectoARN, quant à lui, est capable d'inclure des jonctions flexibles ainsi que des modules d'ARN (également connus sous le nom d'aptamères d'ARN) qui sont réactifs aux ligands.

À l'heure actuelle, la construction de séquences de tectoARN peut être facilitée par l'utilisation d'algorithmes puissants et d'énormes bases de données. Dans le but de maximiser leur stabilité thermodynamique et de diminuer leur énergie libre, les tectoARN peuvent être repliés de la manière la plus efficace possible. Bien que la majorité des séquences d'ARN soient transcrites in vitro, l'état de repliement de l'ARN est également un facteur important à prendre en compte. Afin de replier l'ARN de la bonne manière, il est nécessaire d'introduire Mg2+ et d'autres ions dans la solution, et la concentration doit être soigneusement surveillée. Une grande variété de méthodes biochimiques sont utilisées pour caractériser les capacités de pliage et d'auto-assemblage que les scientifiques prévoient qu'elles possèderont. Lors de la détermination du Kd des tectoARN auto-assemblés, l'électrophorèse sur gel de polyacrylamide natif (PAGE) est la méthode de diagnostic de choix. La quantification de la stabilité thermodynamique des nanostructures peut être réalisée par l'utilisation de l'électrophorèse sur gel à gradient de température (TGGE). En utilisant des techniques de sonde chimique, telles que la sonde DMS, nous sommes en mesure d'obtenir une compréhension indirecte de la structure du repliement de l'ARN. La microscopie à force atomique (AFM), la microscopie électronique à transmission (TEM) et la cryo-EM sont toutes des techniques puissantes qui nous fournissent une indication directe de l'apparition de nanostructures d'ARN. De loin, des structures fragiles telles que des carrés ou des cœurs ont été effectivement prouvées au cours de diverses