Молекулярный «робот» из ДНК создали ученые

Новости МирТесен

Микроскопические устройства способны фиксировать и удерживать отдельные наночастицы или даже вирусы. В перспективе их можно будет ввести в кровоток для выполнения задач внутри тела – доставки медикаментов и противовирусной терапии.

Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты формируется из четырех типов азотистых оснований, которые образуют пары посредством взаимодействия, подобно крошечным магнитам. Этот механизм позволяет клеткам воспроизводить ДНК путем последовательного подбора соответствующих оснований. Однако исследователи нашли применение этому свойству и в других областях – например, для создания сложных молекулярных конструкций, где компоненты соединяются благодаря комплементарным связям между основаниями.

С использованием технологии «ДНК-оригами» уже удалось создать наноразмерный двигатель и воспроизвели репродукциювоспроизведения картин Ван Гога в наноразмере. Недавно Ксин Вань и его группа ученых из Иллинойсского университета представила микроскопический инструмент NanoGripper, визуально схожий с человеческой кистью, но сконструированный из молекул ДНК. Подробности этого достижения описаны в научной публикации. выложенной в онлайн-библиотеке препринтов bioRxiv.

Роборуки» имеют конструкцию, имитирующую человеческую кисть, но с четырьмя пальцами, расположенными симметричным крестом. Каждый палец, подобно человеческому, состоит из трех суставов, однако его размеры значительно меньше: длина достигает 71 нанометр, а толщина — восемь нанометров. На «подушечках» возможно размещение фрагментов ДНК с определенной последовательностью азотистых оснований или других чувствительных молекул, что обеспечивает точное взаимодействие с объектами, их захват и удержание.

Используя золотые наночастицы (диаметром от 50 до 100 нанометров) с фрагментами ДНК на поверхности, ученые подтвердили это. «Роборука» NanoGripper, взаимодействуя с этими частицами, смогла успешно захватить и удерживать их. Подобные же исследования проводились с образцами коронавируса SARS-CoV-2, содержащими дополнительные участки ДНК. Пока манипулятор удерживал образец, он оставался зафиксированным и не представлял угрозы для клеток.

Для решения этой задачи была создана особая версия манипулятора, включающая флуоресцентный белок, который обеспечивает свечение при захвате целевого объекта. Это позволяет точно идентифицировать вирусы. Специалисты полагают, что NanoGripper также может быть полезен для адресной доставки лекарственных средств непосредственно в клетки.

В перспективе такие устройства могут быть введены напрямую в живой организм, поскольку структуры, созданные с использованием технологии ДНК-оригами, обладают большей стабильностью по сравнению со свободной ДНК, которая быстро разрушается ферментами крови. Для повышения устойчивости можно использовать дополнительные химические связи или покрыть структуру тонким полимерным слоем. Как отмечает Син Ван, начаты экспериментальные исследования на животных.