Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • БиоМолТекст-18
  • Vitacoin

Гигантские скульптуры из ДНК

Из «ДНК-лего» сделали полости в форме плюшевых мишек

Александр Дубов, N+1

Химики улучшили методику сборки ДНК-оригами из отдельных небольших деталей и получили cложные трехмерные объекты, содержащие до 30 тысяч деталей. В таких структурах можно делать полости заданной формы, которая варьируется от геликоида до плюшевого медведя, пишут ученые в Nature (Ong et al., Programmable self-assembly of three-dimensional nanostructures from 10,000 unique components).

Сборка сложных структур заданной геометрии из молекул ДНК и РНК с помощью методики ДНК-оригами позволяет создавать функциональные объекты, которые уже сейчас пытаются использовать в структурной биологии, биофизике и фотонике. С помощью комплементарных связей участки нуклеиновых кислот можно сшивать между собой или присоединять к ним функциональные полимерные молекулы или неорганические частицы. Благодаря этому с помощью ДНК удается получать как сложные двумерные системы, например изображения картин, так и трехмерные объекты, которые образуются в результате самосборки.

С помощью традиционной методики ДНК-оригами можно получать системы из сотни нуклеотидов, и их молекулярная масса составляет несколько мегадальтон. Собирать такие системы довольно сложно, поэтому для получения больших трехмерных систем используется модифицированная методика ДНК-оригами, при которой объект составляют из отдельных одинаковых элементов. Из-за наличия у этих элементов выступающих участков, их можно соединять друг с другом, как детали конструктора. В отличие от традиционных элементов ДНК-оригами, в таких ДНК-кирпичиках нет большого количества складок, и состоят они из коротких прямых участков нуклеотидов. Однако до настоящего момента с помощью такого подхода не удавалось объединить в единые структуры больше нескольких сот деталей.

Химики из США, Германии, Франции и Китая под руководством Пэн Иня (Peng Yin) из Гарвардского университета предложили усовершенствованный вариант таких ДНК-кирпичей, из которых с помощью самосборки можно получить довольно сложные трехмерные структуры. Один элемент состоит из двух относительно коротких цепочек ДНК (длиной 52 и 72 нуклеотида), которые комплементарно связаны между собой на участке из 13 нуклеотидов.

dna-lego1.png
Схема соединения ДНК в отдельные детали и сборки из них
больших трехмерных объектов (рисунки из статьи в Nature).

Выдерживая такие элементы в течение определенного времени в растворе соли при повышенной температуре, из них можно собирать сложные трехмерные структуры заданной геометрии, состоящие из нескольких десятков тысяч элементов. В частности, можно получать кубы правильной формы. Максимальная масса куба, который удалось собрать таким образом, составила почти полгигадальтона (что примерно в 100 раз больше массы наиболее сложных систем, собранных более традиционными методоами ДНК-оригами). Такой куб содержит до 30 тысяч элементов. 

Кроме того, ученые показали, что изменяя состав нуклеотидов, можно получать кубические структуры с трехмерными полостями заданной формы: геликоида, надписей, фигурок кролика и плюшевого медведя. Для подтверждения работы метода, изображения объектов, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии ученые сравнили с их трехмерными моделями.

dna-lego2.png 

Форма трехмерных полостей различной формы, в кубах, собранных с помощью предложенного метода. На рисунках показано сравнение микрофотографий с компьютерной моделью.

По словам ученых, предложенная ими методика дешевле традиционного подхода ДНК-оригами, и в будущем может быть использована для получения и более сложные трехмерных объектов большего размера, например, с помощью иерархических методов сборки.

Для улучшения способности элементов ДНК к самосборке используются специальные скрепляющие элементы. Это могут быть как просто короткие цепочки из нескольких нуклеотидов, так и, например, специальные белковые скрепки, которые увеличивают устойчивость образующихся структур.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

синтетическая биология биомолекулы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Оригами из пептидов

Белки, состоящие из спиралей с заданными свойствами, способны формировать тетраэдры, пирамидки и призмы как в растворе, так и в живых клетках.

читать

Синтетические клетки прошли тест Тьюринга

Исследователи создали искусственные клетки настолько реалистичными, что обыкновенные «коллеги» не смогли заметить разницу во время химического «разговора».

читать

Безошибочная транскриптаза

Молекулярные биологи из Техасского университета в Остине создали искусственный фермент, который позволяет безошибочно копировать генетическую информацию.

читать

Биомолекулы на спицах

Биоинженеры из Калифорнийского технологического института научились создавать из ДНК и специальных белков нековалентные комплексы в виде нитей и клубков.

читать

Ribo-T – синтетическая рибосома с одной цепочкой РНК

Гибридные рибосомы, в состав которых вместо двух длинных цепочек рРНК входит единая молекула, могут поддерживать синтез всех необходимых для бактериальной клетки белков, хотя и медленнее, чем обычные рибосомы.

читать