DNAforge 2.0: A modular design tool for nucleic acid wireframe nanostructures

Thumbnail Image

Files

master_Nyblom_Kaisla_2025.pdf (3.63 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Science | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-09-29

Department

Major/Subject

Software and Service Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

56

Series

Abstract

Nucleic acid origami refers to nanostructures formed by folding DNA or RNA strands into predefined shapes. Their design requires software tools that are used to route the nucleic acid strand(s) and determine the base sequences necessary to form the desired shape. While there exists several such tools, they often have a limited number of routing design methods. To address this, this thesis studied how DNAforge the design tool could be made more extensible and versatile in response to the field’s growing demand for diverse design methods. The practical work of this thesis focused on extending DNAforge by introducing plugin support and adding two new design methods to the tool: DNA structures with six-helix bundled edges and hybrid RNA–DNA structures. The use of plugins allows third-party developers to create their own design methods and modify existing ones, and use them directly on the DNAforge tool. In addition, the two new added design methods improve the overall functionality of the tool. As a result of these additions, the tool can now be customized to fit individual users' needs, and is more useful to a larger group of users. Overall, the plugin support and extended features enhance DNAforge’s usability and extensibility, making it a more valuable design tool for the nucleic acid nanotechnology community.

Nukleiinihappo-origamit ovat nanorakenteita, joita muodostetaan laskostamalla DNA- tai RNA-juosteita ennaltamäärättyyn muotoon. Oikeanlaiseen laskostamiseen tarvitaan suunnittelutyökaluja, jotka reitittävät juosteet ja laskevat niille oikeat emäsjärjestykset niin, että haluttu muoto muodostuu. Vaikka monia tällaisia työkaluja on tarjolla, niissä on usein vain rajattu määrä reititysten suunnittelumenetelmiä. Tämän ratkaisemiseksi tässä diplomityössä tutkittiin, kuinka tutkimustyökalu DNAforgesta voidaan tehdä laajennettavampi ja monipuolisempi vastaten nanoteknologian alan erilaisten suunnittelumenetelmien kasvavaan kysyntään. Tämän diplomityön käytännön toteutus keskittyi DNAforge-työkalun laajentamiseen tarjoamalla tuen liitännäismoduuleille ja lisäämällä kaksi uutta suunnittelumenetelmää työkaluun. Toisella menetemällä saadaan kuusi heliksiä kaarta kohden, ja toisella on mahdollista luoda hybridi RNA-DNA rakenteita. Liitännäisten käyttö antaa ulkopuolisille kehittäjille mahdollisuuden luoda uusia tai muokata jo olemassa olevia suunnittelumenetelmiä. Tässä diplomityössä kehitetyt suunnittelumenetelmät parantavat työkalun toiminnallisuutta. Näiden lisäysten ansiosta käyttäjä voi nyt muokata DNAforgea omiin tarpeisiinsa, ja työkalu on myös hyödyllisempi laajemmalle käyttäjäkunnalle. Kokonaisuudessaan sekä liitännäistuki että laajennetut ominaisuudet parantavat DNAforgen käytettävyyttä ja tekevät siitä arvokkaamman suunnittelutyökalun nukleiinihappojen nanoteknologian alalla.

Description

Supervisor

Orponen, Pekka

Thesis advisor

Orponen, Pekka

Keywords

DNA origami, RNA origami, plugin, extensibility, DNAforge, nucleic acid nanotechnology, nanostructure

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202510218447

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI