Новости химической науки > В кирпичики из ДНК можно играть, как в Lego

Исследователи из Массачусетского Технологического Института и Гарварда смогли создать технологию объединения строительных блоков, созданных из ДНК, в более сложные системы.

Созданные исследователями строительные блоки наноразмерны, но могут объединяться друг с другом примерно таким же образом, как соединяются кубики в конструкторе. Эти строительные блоки могут использоваться для создания более чем сотни сложных составных форм с топологией поверхности различного типа, включая поры и туннели.

Химики давно приспособились использовать возможности распознавания и самоорганизации молекул природного происхождения для создания новых молекулярных структур и устройств. Например, большие возможности по созданию новых структур дает технология, получившая название «ДНК-оригами». Однако, несмотря на большие возможности ДНК-оригами – эта методика позволяет получать достаточно сложные, в том числе и трехмерные структуры, не ограничиваясь плоскостью, процесс получения таких структур не является модульным. Вместе с тем очевидно, что набор строительных блоков ДНК с заданной структурой помог бы создавать более сложные молекулярные устройства и структуры.

Набор из 32 блоков ДНК может использоваться для создания огромного количества структур различной формы. (Рисунок из Science, 2012, 338, 1177; DOI: 10.1126/science.1227268)

Пэн Инь (Peng Yin) с коллегами описывает новый подход к модульной постройке систем из ДНК как простой и надежный. Исследователи исходили из 32 нуклеотидных цепочек, содержащих два головных и два хвостовых домена, каждый из которых состоял из 8 нуклеотидов. Исследователи сравнивают концевые домены каждого строительного блока с выступами на элементе детского конструктора Lego, предназначенными для соединения такого кирпичика с другими. При этом в ДНК-конструкторе, как и в Lego, существуют защитные кубики, которые не дают строительным блокам присоединять новые блоки после завершения сборки трехмерной структуры.

Обработка каждой комплементарной системы из восьми спаренных «вокселей» – объемных эквивалентов пикселя, исследователи использовали компьютер для моделирования специфической формы. Такое моделирование позволяет предсказывать, какие структуры будут самособираться при смешении строительных блоков определенной формы. Затем в соответствии с результатами моделирования исследователи смешивали строительные блоки, которые формировали целевую структуру в одну стадию. С помощью этого подхода исследователи смогли создать сто трехмерных систем, представляющих собой буквы латиницы, цифры от 0 до 9, а также системы, обладающие функциональным набором каналов и пор. Исследователи уверены, что новый подход может быть расширен и на синтез более сложных структур.

Источник: Science, 2012, 338, 1177 (DOI: 10.1126/science.1227268)

метки статьи: #биохимия, #нанотехнологии, #супрамолекулярная химия, #химия поверхности