Новый тип мета-ДНК открывает путь к оптоэлектронике и синтетической биологии
Logo
Cover

Команда ученых из США и Китая представила технологию сборки нитей ДНК в структуры микронного размера, в 1000 раз больше, чем существующие наноструктуры из ДНК. Это открытие позволит преобразить нанотехнологии, оптоэлектронику и синтетическую биологию.

Предсказуемый характер соединения пар азотистых оснований и их структурные свойства позволили использовать ДНК в качестве универсальных строительных блоков для создания сложных инженерных конструкций и устройств в наномасштабе. Прорывом в технологии ДНК стало изобретение ДНК-оригами, когда длинные цепочки складываются в нужные формы с помощью сотен коротких. Однако, собирать нечто более крупное — в масштабе микрона или миллиметра — очень трудно.

Специалисты из Университета Аризоны и Шанхайского университета транспорта разработали структуры «мета-ДНК» микронного размера — диаметром примерно с волос человека и в 1000 раз больше, чем наноструктуры из ДНК. Они продемонстрировали, что пучок из шести спиралей ДНК в этой «мета-ДНК» может выступать как аналог одноцепочечной ДНК, а две мета-ДНК, содержащие комплиментарные «мета — спаренные основания» могут формировать двойные спирали с программируемой жесткостью и шагом, сообщает Phys.org.

С помощью мета-ДНК они сконструировали несколько узлов с несколькими элементами, трехмерные многогранники и различные двух- и трехмерные решетки. Точечно меняя гибкость, они смогли создать ДНК-структуры размером около одного микрометра или микрона разнообразных геометрических форм: четырехгранники, восьмигранники, призмы.

Практическую пользу этого достижения сложно переоценить: в будущем при помощи мета-ДНК можно будет изготавливать молекулярные моторы и наноустройства для биосенсоров и молекулярных вычислительных машин.

Первый прототип функциональной файловой системы DORIS позволяет считывать и записывать файлы в ДНК при комнатной температуре и впервые не повреждать при этом сами цепочки нуклеотидов. Вдобавок, метод повышает информационную плотность технологии и не поглощает оригинальный файл во время чтения.