Генетики превратили главную молекулу организма в
конструктор. Они создали из ДНК двурукого наноробота, который может
избирательно захватывать различные биомолекулы.
Известные специалисты по ДНК-нанотехнологиям — сотрудники
лаборатории Нэдриана Симана (Nadrian Seeman) из Нью-Йоркского
университета создали новое наноустройство на основе фрагментов ДНК. На
этот раз они работали совместно с учеными из Университета Нанкина в
Китае. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Инженеры использовали ими же ранее разработанную технологию
ДНК-кассеты. Это структура, состоящая из трех молекул ДНК — двух
длинных и одной короткой, скрепленных друг с другом послойно. Основой
для робота служил массив, также созданный из молекул ДНК с помощью
техники, которую ученые называют ДНК-оригами. В этой двумерной основе,
составленной из ряда молекул ДНК, присутствуют два незаполненных
участка. Эти участки по размеру совпадают с короткой молекулой
ДНК-кассеты. Соответственно, ДНК-кассета вставляется в ДНК-подложку,
как детали конструктора «Лего».
Кассеты, или манипуляторы, если иметь в виду именно их последующую
функцию, различались углом поворота длинных молекул ДНК друг к другу.
Ученые обозначили их как PX и JX. В основу, рассчитанную на два
манипулятора, можно было вставить по паре молекул, причем в любом
соотношении, длинными свободными концами друг к другу. Между этими
свободными концами манипуляторов можно было отловить молекулу.
Из-за особенностей геометрии ДНК-подложки варианты PX-JX и JX-PX
различались по функциональности. Как, конечно же, и варианты PX-PX и
JX-JX. Поэтому и молекулы они отлавливали избирательно. В качестве
мишеней также использовались фрагменты ДНК разной формы.
За действием нового наноробота-захватчика ученые наблюдали с помощью
атомно-силового микроскопа. Оказалось, что работает он не идеально —
захватывает выбранную для него цель только в 50—80% случаев (для разных
целей по-разному). Но оказалось, что небольшое нагревание — до 40°С —
все расставляет по своим местам: «неправильные» ДНК робот выпускает, а
«правильные» держит крепко.
Цель нанотехнологий — дать возможность помещать
специфичные атомные и молекулярные структуры туда, куда мы хотим. И
только тогда, когда мы хотим их там видеть. Это программируемый
элемент, который позволяет ученым захватывать объекты и маневрировать
ими на беспрецедентно малых размерах и расстояниях», – описывает Нэд
Симан результаты своей последней работы.
Авторы разработки считают, что их изобретение поможет в создании не
только новых ДНК-структур, но и различных электросхем и сенсорных
устройств.
Об интересе к наноструктурам на основе фрагментов ДНК
свидетельствует множество научных новостей на эту тему. Так, например,
чуть более месяца назад многие научно-популярные сайты обошло сообщение
о созданном в Оксфордском университете нанороботе, который имел
ДНК-ножки. Ученые задались целью создать искусственную структуру,
которая смогла бы передвигаться по цепочке ДНК. Такие структуры
известны, например фермент ДНК-полимераза, однако ни одна искусственно
созданная структура не идет в сравнение с естественными аналогами.
В работе
оксфордцев описывалась конструкция, состоящая из двух коротких
фрагментов ДНК, способных избирательно прикрепляться к определенным
участкам молекулы ДНК. Причем только последовательно: если одна ножка
находится в сцепке с участком ДНК, то вторая непременно должна
находиться в свободном состоянии. Шагать же, то есть перемещаться,
фрагмент ДНК может только в одном направлении. Эти особенности
позволяют двуногому ДНК-нанороботу перемещаться по длинной молекуле.
В лаборатории Симана также удалось создать
бипедальную структуру, ножками которой служили участки ДНК. Однако
разработка нью-йоркской группы может передвигаться лишь по специально
созданному массиву, также состоящему из фрагментов ДНК. | 
