Из ДНК сделали нанокорзинку
Уникальность ДНК не только в том, что она хранит информацию, необходимую для создания и поддержания жизни. ДНК — это ещё и на удивление пластичная молекула, физико-химические параметры которой позволяют ей принимать самые разные формы. Мы большей частью знаем её как двойную спираль. Однако физики и химики давно занимаются тем, что вьют из ДНК самые разные и самые причудливые пространственные объекты, никаким живым организмам даже не снившиеся.
| Сдвиг из обычного креста в 60 градусов, который ДНК делает сама по себе, в искусственный прямой угол, необходимый для устойчивости наноструктуры (здесь и далее иллюстрации авторов работы). |
Исследователи из Университета штата Аризона (США) под руководством Хао Яня создали из ДНК нечто совсем невиданное, напоминающее проволочную круглую корзинку. «Совсем невиданное» — отнюдь не преувеличение: такой сложной структуры на основе ДНК создать ещё не удавалось. Основным структурным элементом в получившейся «корзинке» стало скрещение ДНК, наложение нити ДНК саму на себя под прямым углом.
На самом деле в таких элементах формы нет ничего сверхъестественного или искусственного: во время рекомбинации ДНК складывается в крестики, образуя так называемую структуру Холлидея: в такой форме молекуле проще обмениваться собственными фрагментами, что и составляет суть рекомбинации. Однако сделать из этого большую стабильную структуру считалось невозможным из-за взаимного отталкивания одноимённых зарядов на ДНК. В структуре Холлидея угол между нитями ДНК равен 60˚. Это удобно для работы ферментов и обмена генами, но сформировать на основе такого «кирпичика» что-то более масштабное нельзя: в структуре появится ничем не скомпенсированное напряжение, которое её и разрушит. То есть один крест в 60˚ сделать не проблема, но вот, скажем, десяток таких крестов создать уже нельзя.
| Различные ДНК-структуры, которые исследователям удалось получить на основе прямоугольного пересечения ДНК: схемы (слева) и электронные микрофотографии (справа). |
На сей раз исследователям удалось преодолеть это препятствие, слегка сместив друг относительно друга нити ДНК, чтобы в месте пересечения они были слегка выкручены и образовали угол в 90˚. В итоге получилась на удивление стабильная решётчатая форма, похожая на решётку для гриля. Такое пересечение, по словам учёных, позволяет создать много разных плоскостных и пространственных ДНК-структур. Результаты экспериментов учёные опубликовали в журнале Science.
Безусловно, так мы узнаём много нового о возможностях ДНК, но всё же возникает вопрос, есть ли у этого ДНК-оригами какое-то практическое применение. По мнению исследователей, применение таким структурам можно найти широчайшее: во-первых, ДНК — биологическая макромолекула, у клеток она не вызывает отторжения, а потому такую «нанокорзинку» можно нагрузить лекарством и отправить гостинец, к примеру, раковым клеткам. Но одной лишь доставкой лекарств дело не ограничивается: исследователи считают, что на основе таких структур можно создавать нанороботы, молекулярные сенсоры и даже найти им применение в электронике.
Подготовлено по материалам Университета штата Аризона.
