Німецькі біохіміки створили пасивно обертається ротор з самозбирається фрагментів ДНК. У майбутньому такий механізм може стати деталлю складних і функціональних наномашин. Розповідь про роботу публікує журнал Science Advances.
Сучасні технології синтезу молекул ДНК і маніпуляції ними - область, яку іноді називають «ДНК-орігамі» - дозволяє вченим робити перші кроки по конструюванню молекулярних «машин». Фізики Мюнхенського технічного університету зібрали і продемонстрували в дії один з компонентів таких систем - «наноротор». Пристрій натхненне будовою білкових роторів живих клітин - бактеріального джгутики і АТФ-синтетази, які також обертаються під час роботи.
Тіло, що обертається - власне, ротор - цього механізму складається з 54 подвійних спіралей ДНК довжиною 94 нуклеотидних підстави (близько 32 нм), покладених в порожнисту шестигранную структуру. Статор, всередині якого відбувається обертання, являє собою порожню структуру більшого діаметра (22 нм), що складається з 62 спіралей завдовжки 115 нуклеотидів.
Окремі спіралі ДНК на внутрішній поверхні статора і на зовнішній поверхні ротора закінчуються одноланцюжковий «липкими кінцями». Вони несуть комплементарні один одному підстави (15 нуклеотидів) і легко зчіплюються між собою, фіксуючи положення ротора після кожного кроку обертання. З нерухомого циліндра ротор виходить зігнутим колінчастим важелем, за його боків до торця циліндра приєднана пара подвійних шестигранних циліндрів довжиною близько 38 нанометрів. Вони служать свого роду «засувками», блокуючими ротор всередині циліндра при самосборке.
Успішність збірки свого механізму автори підтвердили за допомогою тунельної електронної мікроскопії. На відміну від білкової АТФази, цей ротор спромігся до стійкого пасивного обертанню під дією броунівських сил, при цьому відхилення його осі по вертикалі не перевищило 7 °, по горизонталі - 14 °.
«Біологічні макромолекулярні машини можуть виконувати найскладніші завдання, включаючи транспорт і каталіз, - пишуть автори. - Сьогодні важко уявити, що людство коли-небудь отримає синтетичні наномашини, здатні демонструвати таку функціональність ». Це важко, але вже не неможливо - і поява «наноротора» з ДНК робить таку перспективу трохи ближче до реальності.
Сучасні технології синтезу молекул ДНК і маніпуляції ними - область, яку іноді називають «ДНК-орігамі» - дозволяє вченим робити перші кроки по конструюванню молекулярних «машин». Фізики Мюнхенського технічного університету зібрали і продемонстрували в дії один з компонентів таких систем - «наноротор». Пристрій натхненне будовою білкових роторів живих клітин - бактеріального джгутики і АТФ-синтетази, які також обертаються під час роботи.
Тіло, що обертається - власне, ротор - цього механізму складається з 54 подвійних спіралей ДНК довжиною 94 нуклеотидних підстави (близько 32 нм), покладених в порожнисту шестигранную структуру. Статор, всередині якого відбувається обертання, являє собою порожню структуру більшого діаметра (22 нм), що складається з 62 спіралей завдовжки 115 нуклеотидів.
Окремі спіралі ДНК на внутрішній поверхні статора і на зовнішній поверхні ротора закінчуються одноланцюжковий «липкими кінцями». Вони несуть комплементарні один одному підстави (15 нуклеотидів) і легко зчіплюються між собою, фіксуючи положення ротора після кожного кроку обертання. З нерухомого циліндра ротор виходить зігнутим колінчастим важелем, за його боків до торця циліндра приєднана пара подвійних шестигранних циліндрів довжиною близько 38 нанометрів. Вони служать свого роду «засувками», блокуючими ротор всередині циліндра при самосборке.
Успішність збірки свого механізму автори підтвердили за допомогою тунельної електронної мікроскопії. На відміну від білкової АТФази, цей ротор спромігся до стійкого пасивного обертанню під дією броунівських сил, при цьому відхилення його осі по вертикалі не перевищило 7 °, по горизонталі - 14 °.
«Біологічні макромолекулярні машини можуть виконувати найскладніші завдання, включаючи транспорт і каталіз, - пишуть автори. - Сьогодні важко уявити, що людство коли-небудь отримає синтетичні наномашини, здатні демонструвати таку функціональність ». Це важко, але вже не неможливо - і поява «наноротора» з ДНК робить таку перспективу трохи ближче до реальності.
