Native Characterization of Noncanonical Nucleic Acid Thermodynamics via Programmable Dynamic DNA Chemistry
Notice bibliographique
Résumé
Folding thermodynamics, quantitatively described using parameters such as Δ G fold °, Δ H fold °, and Δ S fold °, is essential for characterizing the stability and functionality of noncanonical nucleic acid structures but remains difficult to measure at the molecular level. Leveraging the programmability of dynamic deoxyribonucleic acid (DNA) chemistry, we introduce a DNA-based molecular tool capable of performing a free energy shift assay (FESA) that directly characterizes the thermodynamics of noncanonical DNA structures in their native environments. FESA operates by the rational design of a reference DNA probe that is energetically equivalent to a target noncanonical nucleic acid structure in a series of toehold-exchange reactions, yet is structurally incapable of folding. As a result, a free energy shift (ΔΔ G rxn ° ) is observed when plotting the reaction yield against the free energy of each toehold-exchange. We mathematically demonstrated that Δ G fold °, Δ H fold °, and Δ S fold ° of the analyte can be calculated based on ΔΔ G rxn ° . After validating FESA using six DNA hairpins by comparing the measured Δ G fold °, Δ H fold °, and Δ S fold ° values against predictions made by NUPACK software, we adapted FESA to characterize noncanonical nucleic acid structures, encompassing DNA triplexes, G-quadruplexes, and aptamers. This adaptation enabled the successful characterization of the folding thermodynamics for these complex structures under various experimental conditions. The successful development of FESA marks a paradigm shift and a technical advancement in characterizing the thermodynamics of noncanonical DNA structures through molecular tools. It also opens new avenues for probing fundamental chemical and biophysical questions through the lens of molecular engineering and dynamic DNA chemistry.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».