ДНК-оригами расширило возможности молекулярных моторов
Москва, 12:42, 03 Июн 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Японии и Германии успешно использовали ДНК-оригами для создания напоминающих гладкомышечные сокращений в больших сетях из систем молекулярных моторов.
Результаты могут использоваться в молекулярной робототехнике, сообщает sciencedaily.com. Отчет об исследовании опубликован в Nano Letters.
«Мы успешно продемонстрировали программируемую самосборку биомолекулярной моторной системы», — написали авторы.
Подобные структуры состоят из волоконных микротрубок и двигательных белковых кинезинов. Они играют важную роль в клеточных транспортных системах. Ученые уверены, что могут использовать моторы в молекулярных роботах. Но пока им сложно собирать крупные системы из миниатюрных элементов.
Команда исследователей, включающая Акиру Какуго (Университет Хоккайдо), Акинори Кузую (Университет Кансай) и Акихико Конагаю (Токийский технологический институт), разработала систему, объединяющую ДНК-оригами и микротрубки. Первое было сформировано из 6 спиралей. Смешение компонентов заставило микротрубки самостоятельно собираться вокруг оригами, формируя звездовидные структуры. Процесс стал возможным благодаря связям дополнительных нитей ДНК, прикрепленных к каждому компоненту.
Затем команда создала «кинезинный мостик» из 4 моторных белков, расположенных вокруг центрального протеинового ядра. Элементы связывали структуры, заставляя объединяться звездовидные кластеры в большие иерархические сети. При добавлении к системе аденозинтрифосфата (АТФ), молекулы, хранящей и переносящей энергию, кинезинные мостики двигались, заставляя микротрубки динамически сокращаться с минутными интервалами. Процесс соответствует поведению гладких мышц, заявили исследователи.
Динамические сокращения возникали только при наличии ДНК-оригами, указывая на важность его роли в формировании иерархической структуры.
«Будущие исследования могут привести к использованию ДНК в контролируемой, программируемой самосборке и сокращении биомолекулярных моторов. Они подходят для роботов или создания микроволн в микрожидкостных устройствах», — объяснил Какуго.
