Представлена технология самосборки из ДНК-кубиков

Химики всегда думали о возможности использования таких важнейших свойств природных молекул, как молекулярное распознавание и самосборка, для построения новых структур и устройств. В последнее время широкую популярность приобрёл процесс, названный ДНК-оригами, который позволяет получать самые разнообразные и в меру сложные объекты. Всем хорош этот метод, но ему не хватает модульности, ведь работа с заранее подготовленными стандартными блоками даёт возможность конструировать куда более изощрённые молекулярные устройства.

Сцепленные наноразмерные «ДНК-блоки» формируют бесчисленные объёмные фигуры (иллюстрация Science).

Исследователи из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета (оба — США) предложили простой и надёжный модульный метод создания сложных объёмных структур из стандартных ДНК-блоков. Используемые ими одинарные нити ДНК содержат 32 нуклеотида, составляющих два головных и два хвостовых домена по 8 нуклеотидов в каждом. Сборка происходит подобно тому, как соединяются блоки в конструкторе Lego, с той лишь разницей, что в случае ДНК-блоков происходит образование двойной спирали ДНК. Практически неограниченное число 32 нуклеотидных блоков позволяет конструировать мириады трёхмерных структур. Учёные не забыли и о блоке-заглушке, который добавляется после завершения структуры.

Считая каждую пару 8-нуклеотидных оснований за элементарный воксел, объёмный аналог пиксела, учёные обращаются к помощи компьютера, который проводит конструирование заданной формы из элементарных блоков «в кремнии», а затем сообщает, какие именно нити ДНК должны использоваться в каком блоке для оптимальной сборки. Все названные нити-блоки смешиваются вместе и немедленно самособираются в рассчитанные структуры.

Используя эту технологию, авторы работы сконструировали сотню трёхмерных структур, представляющих собой буквы английского алфавита, десять цифр (от 0 до 9), а также другие фигуры и блоки с различным расположением отверстий и внутренних каналов.

Подробнее о новом модульном методе можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Science.

Подготовлено по материалам Chemistry World.