Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Оригами по алгоритму

Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

Полит.ру

dna_origami.jpg
Этапы работы алгоритма 
(Роман Решетников, Артур Залевский)

Сотрудники факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с коллегами из нескольких российских научных институтов и Пенсильванского университета предложили алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств. Статья с результатами работы ученых опубликована в журнале Nucleic Acids Research (Reshetnikov et al., A coarse-grained model for DNA origami). Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Технология ДНК-оригами позволяет создавать из цепочек ДНК различные конструкции, в том числе трехмерные и управляемые. Это возможно благодаря тому, что эти длинные молекулы состоят из нуклеотидов, образующих пары: аденин с тимином, цитозин с гуанином. Задавая последовательность нуклеотидов в цепочке, можно добиться того, что она будет складываться и скрепляться в нужных местах и под нужным углом.

«Нарисовать проект сложных конструкций ДНК-оригами, особенно объемных и динамических, например, коробочек для доставки лекарств, которые будут открываться и закрываться, очень сложно, потому что программа для создания таких проектов предполагает, что вы там рисуете двумерные развертки. Если проект сложный, очень легко где-то что-то напутать и сгенерировать такой проект, который просто не соберется», – объяснил аспирант факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ Артур Залевский.

Расчеты, которые требуются для создания работающего проекта, довольно масштабные. Их осложняет то, что необходимо учитывать движение большого количества (порядка миллиона) частиц и рассчитывать их попарные взаимодействия. Поэтому ученые используют упрощенную версию алгоритма, в которой группы атомов объединяются в условные частицы и описываются как единое целое, что позволяет многократно сократить размеры систем. Для разработки программы ученые использовали мощности суперкомпьютера МГУ «Ломоносов-2».

Алгоритм показывает, сможет ли созданная по проекту конструкция в принципе свернуться и как она будет двигаться, раскрываться и закрываться. Его преимущество перед аналогичными сервисами заключается в том, что он учитывает все виды взаимодействий между частицами, лучше и полнее описывает движения элементов конструкции, показывает их более естественными.

«Ученый загружает туда файл проекта, содержащий двумерное описание системы, а на выходе получает полноценную трехмерную анимированную структуру, на которой он может посмотреть, как эта система двигается», – добавил Артур Залевский.

Чтобы оценить точность алгоритма, ученые провели серию экспериментов, рассмотрев положение и форму молекул с помощью атомно-силового микроскопа. Авторы работы сравнивали распределения конфигураций, выданные алгоритмом и полученные в ходе экспериментов. По их словам, во время этой проверки алгоритм доказал свою эффективность.

Одно из возможных приложений технологии ДНК-оригами – использование конструкций в качестве контейнеров, которые могут адресно доставлять и высвобождать лекарственные средства. Например, с помощью таких нанороботов можно растворить тромб, не разжижая кровь во всем организме, или направить лекарства точно к клеткам раковой опухоли. Такое точечное воздействие позволяет снизить дозы лекарств и смягчить побочные эффекты. Кроме того, объекты из ДНК могут захватывать отдельные молекулы, благодаря чему можно изучать взаимодействия частиц на уровне молекул.

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


Читать статьи по темам:

нанобиология наномедицина биоинформатика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Лет до 1000 жить без старости?

На симпозиум PhysBio приехали почти 250 ведущих специалистов в различных областях бионанотехнологий, нанотераностики, наномедицины, биофотоники.

читать

Сачок для клеток

Американские исследователи представили микророботов, способных не только двигаться в определенном направлении, но и манипулировать отдельными клетками.

читать

Наносенсоры научились прилипать к живым клеткам

Новые нанодатчики способны прилипать к поверхности живых клеток, не повреждая их, и передавать информацию об их теплофизических свойствах.

читать

Расправив крылья

В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» завершился I Международный симпозиум «Инженерно-физические технологии для биомедицины».

читать

Нанотехнологии в биологии и медицине

Физик Михаил Ходорковский – о механизмах взаимодействия белков с ДНК и РНК, нанотехнологиях в медицине и «лазерном пинцете».

читать