Egy gént összecsukni, mint a DNS origami-jának létrehozása és a rák gyógyítása
Mit tartalmaznak a rákos kábítószerek és az origami művészet? Dezoxiribonukleinsav. Az origami DNS létrehozásának technológiája 7 évvel ezelőtti eredetű. Ma azt ígéri, hogy az emberiség új módja a rák és a számítógépes áramkörök elleni küzdelemnek, egy molekula méretének. Az "elméletek és gyakorlatok" egy új módszerről beszélnek.
Egyetlen DNS-szál az egyik legbonyolultabb és egyúttal a legegyszerűbb dolog a világon. Cukor-foszfát rúdból áll, ahol minden cukorhoz négy nitrogénbázis közül az egyiket kapcsolják: adenin, timin, citozin vagy guanin. Az adenin kötődik a timinhoz, guaninhoz - citozinnal. De soha - éppen ellenkezőleg. Ha az alapszekvencia komplementer, akkor a DNS két szálának "kettős hélix" -nek "ragaszkodnak". Tehát az anyag született, képes a genom kódolására.
De mi történik, ha a bázisok sorozata nem egyezik, és a szálak nem tudnak kapcsolódni? A genetika felhívja a jelen esetben megjelenő esetet, a "hajtű" -et, vagy a "stalk-loop" -t. Az ilyen struktúra meglehetősen stabil, de nyitott és részévé válhat egy közönséges kettős hélixnek, ha a megfelelőbb DNS-fragmentum a következő.
Az eljárás által feltalált egy kaliforniai tudós, nézett elegáns és egyszerű, mint oly gyakran előfordul genetika: Rotmund szintetizált hihetetlenül hosszú húrok DNS majd „hajlított” őket a szálak a rövidebb - „klipek”, amelyeket úgy csatlakoztattunk a bázissal. Ezzel azonban ez egyáltalán nem olyan tudós segítségével nanotweezers. Ahhoz, hogy összeállítsa a origami Rotmund részt lágyítási: kész töredékek tette vizes oldatban melegítjük DNS olvadási hőmérséklet (körülbelül 94-98 ° C), amikor a hidrogénkötések felbomlásával és a kettős hélix alakítjuk egyedi szálból, majd néhány órán belül és még a napok is hűtötték a keletkező "húsleves" -t. Ennek eredményeképpen, mintegy 70%, a molekulák megkapta a kívánt formát, - sőt komplementaritás következtében szabály egyszálú DNS önmagában képes megtalálni a „testvér” között több fragmens kevésbé alkalmas.
Rothmund felfedezése sok zajt tett. Azonban mindössze két évvel a California Institute of Technology halálos felhalmozódása után egy másik jelentős esemény történt: a tudósok csapata sikerült elérnie a DNS-struktúrát. Egy miniatűr "robot", amely hasonlít egyfajta székletre, szakértők egy szubsztrátumra egy DNS szálakkal - ez egyfajta "jeladó". Minden lépés előtt a tudósok a megoldásba öntettek egy további szálat, amely jobban kiegészíti a "beacon" -ot, mint a robot "lábai". Ennek eredményeképpen a "láb" ki volt szorítva, és a szerkezet tovább haladt.
Azóta a világ számos DNS origami lehetőségek: háromdimenziós „sejt”, 3D-blokkok ellenőrzött szög, nanoshesterenki, apró kristályok, alkothat egy kristályrács, valamint a „DNS-robot” új generáció, amely nem egyszerűen megy a "jelzőtáblákon", hanem aranyszemcsék gyűjtésére is, amelyeket gondosan lefektetett az útja. Mindezek a találmányok nagyon szépek voltak, de nem időpocsékolás. A DNS origami fejlesztők van gyakorlati célokra: például, hogy hozzon létre egy „szállítási” mérgező rákellenes gyógyszerek. A találmány lehetővé tenné, hogy szállít hatóanyagok a tumor károsítása nélkül az egészséges szövet, csökkenti a súlyosságát és gyakoriságát mellékhatások a kezelés, sőt csökkenti mortalitást azoknál a betegeknél.
A válaszhoz lehetett közelíteni a svéd tudóshoz a Karolinsky egyetemen. Az origami DNS-t a rákos sejtekkel való szelektív kölcsönhatás céljából módosított felületre hozták létre - pontosabban a csak azokban lévő fehérjékkel. A belső kapszulák, ezúttal tengeri csillagok formájában, a szakemberek a doxorubicin molekulákat helyezték el - egy mérgező hatóanyag, amely segít megbirkózni egy rosszindulatú daganattal, de meg tudja állítani a szívét. A tudósok "aláhúzott" kettős hélix DNS-t használtak, amely lehetővé tette számukra, hogy lassítsák a hatóanyag kibocsátását "zárak" nélkül.
A origami DNS más potenciállal rendelkezik. A közelmúltban, a szakértők a müncheni egyetemen és Aacheni Egyetem létrehozta nanowire fémezett DNS-t. Ezek használt kétféle szálak különböző tulajdonságokkal: néhány olyan komponensek, amelyek hozzájárultak aggregációja ezüst részecskék és a molekuláris kötés egymással, a másik a click-reakció váltotta ki - az úgynevezett azid-alkin cikloaddíciós, amelyben a DNS-t ragasztott a szilícium szubsztrát. Az oldatban voltak aranyrészecskék, amelyek letétbe az ezüst a második szakaszban a reakciót.
A kísérlet során, a német kutatók fordult apró, de stabil vezeték hossza 1 mikrométer (összehasonlításul, a vastagsága az emberi haj 80-100 mikrométer). A szakértők remélik, hogy a jövőben ez a technológia lehetővé fogja tenni a nanotranzisztorok és az elektronikus nanoszémák létrehozását. Ezek az elemek lesznek kevésbé valószínű, hogy most képes előállítani, és hogy valódi nano forradalom.