Noncanonical DNA structures that retain programmability and structural predictability are increasingly being used in DNA nanotechnology applications, in which they offer versatility beyond traditional Watson-Crick interactions. The d(CGA) triplet repeat motif is structurally dynamic and can transition between parallel-stranded homo-base paired duplex and antiparallel unimolecular hairpin in a pH-dependent manner. Here, we evaluate the thermodynamic stability and nuclease sensitivity of oligonucleotides composed of the d(CGA) motif and several structurally related sequence variants. These results show that the structural transition resulting from decreasing the pH is accompanied by both a significant energetic stabilization and decreased nuclease sensitivity as unimolecular hairpin structures are converted to parallel-stranded homo-base paired duplexes. Furthermore, the stability of the parallel-stranded duplex form can be altered by changing the 5'-nucleobase of the d(CGA) triplet and the frequency and position of the altered triplets within long stretches of d(CGA) triplets. This work offers insight into the stability and versatility of the d(CGA) triplet repeat motif and provides constraints for using this pH-adaptive structural motif for creating DNA-based nanomaterials.

中文翻译：

---

pH 相关平行链 d(CGA) 基序的稳定性

保留可编程性和结构可预测性的非规范 DNA 结构越来越多地用于 DNA 纳米技术应用，在这些应用中，它们提供了超越传统 Watson-Crick 相互作用的多功能性。d(CGA) 三重重复基序在结构上是动态的，可以以 pH 依赖性方式在平行链同源碱基配对双链和反平行单分子发夹之间转换。在这里，我们评估了由 d(CGA) 基序和几个结构相关的序列变体组成的寡核苷酸的热力学稳定性和核酸酶敏感性。这些结果表明，由于单分子发夹结构转化为平行链同源碱基配对双链体，降低 pH 值导致的结构转变伴随着显着的能量稳定性和核酸酶敏感性的降低。此外，平行链双链体形式的稳定性可以通过改变 d(CGA) 三联体的 5'-核碱基以及改变的三联体在 d(CGA) 三联体的长段中的频率和位置来改变。这项工作提供了对 d(CGA) 三重重复基序的稳定性和多功能性的深入了解，并为使用这种 pH 自适应结构基序来创建基于 DNA 的纳米材料提供了限制。-d(CGA) 三联体的核碱基以及 d(CGA) 三联体的长段内改变的三联体的频率和位置。这项工作提供了对 d(CGA) 三重重复基序的稳定性和多功能性的深入了解，并为使用这种 pH 自适应结构基序来创建基于 DNA 的纳米材料提供了限制。-d(CGA) 三联体的核碱基以及 d(CGA) 三联体的长段内改变的三联体的频率和位置。这项工作提供了对 d(CGA) 三重重复基序的稳定性和多功能性的深入了解，并为使用这种 pH 自适应结构基序来创建基于 DNA 的纳米材料提供了限制。