Thermodynamic Basis for Engineering High-Affinity, High-Specificity Binding-Induced DNA Clamp Nanoswitches
Notice bibliographique
Résumé
Naturally occurring chemoreceptors almost invariably employ structure-switching mechanisms, an observation that has inspired the use of biomolecular switches in a wide range of artificial technologies in the areas of diagnostics, imaging, and synthetic biology. In one mechanism for generating such behavior, clamp-based switching, binding occurs via the clamplike embrace of two recognition elements onto a single target molecule. In addition to coupling recognition with a large conformational change, this mechanism offers a second advantage: it improves both affinity and specificity simultaneously. To explore the physics of such switches we have dissected here the thermodynamics of a clamp-switch that recognizes a target DNA sequence through both Watson-Crick base pairing and triplex-forming Hoogsteen interactions. When compared to the equivalent linear DNA probe (which relies solely on Watson-Crick interactions), the extra Hoogsteen interactions in the DNA clamp-switch increase the probe's affinity for its target by ∼0.29 ± 0.02 kcal/mol/base. The Hoogsteen interactions of the clamp-switch likewise provide an additional specificity check that increases the discrimination efficiency toward a single-base mismatch by 1.2 ± 0.2 kcal/mol. This, in turn, leads to a 10-fold improvement in the width of the "specificity window" of this probe relative to that of the equivalent linear probe. Given these attributes, clamp-switches should be of utility not only for sensing applications but also, in the specific field of DNA nanotechnology, for applications calling for a better control over the building of nanostructures and nanomachines.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».