Нанопоезда под управлением ДНК
Нанотехнологии развиваются скачкообразно. Только что ученые создали крошечные самособирающиеся транспортные сети: энергией их снабжают наноразмерные моторы, а управляет ими ДНК. Новая система способна прокладывать свои собственные пути, протяженностью в десятки микрометров, провозить по ним груз, а потом - быстро разбирать.
Вдохновили авторов изобретения меланофоры - пигментсодержащие клеткм с меланином. Встречаются они, например, у рыб. Работают эти клетки так: все пути сети исходят из центральной точки, подобно спицам в колесе. Движущие белки перемещают пигмент - или концентрируют его в центре, или рассеивают по всей сети. В первом случае клетка оказывается светлее, так как окружающее пространство остается пустым и прозрачным.
Новая система работает аналогичным образом. Получая энергию из АТФ, движущие белки кинезины перемещаются по микро-рельсам, нагруженные управляющими моделями, которые изготовлены из коротких нитей ДНК. Нанороботы-"строители" изготовлены из двух белков кинезина, что позволяет им перемещать и собирать "пути". "Челнокам" же для путешествия по "рельсам" нужен всего один белок.
"ДНК - это идеальный материал для синтетических молекулярных систем, так как мы можем запрограммировать ее на любое действие. Мы формируем химическую структуру нитей ДНК и так контролируем их взаимодействие. "Челноки" перевозят груз или передают сигналы, сообщающие другим челнокам, что им делать", - рассказывает Адам Уоллмэн (Adam Wollman), один из авторов изобретения.
Ученые заставили свою транспортную систему возвратного типа перевозить флуоресцентный зеленый груз, равномерно выкладывая его вдоль путей. При добавлении АТФ все челноки сгрудились в центре, где встречались "спицы". Тогда исследователи выслали серию сигнальных "челноков", чтобы те приказали транспортным выбросить свой груз в окружающую среду.
Систему можно загрузить самыми различными соединениями, не только красителями. Новый метод поможет, например, ускорить протекание химических реакций (собирая все нужные соединения на центральном узле). В более широком контексте использование ДНК для управления движущими белками позволит разработать еще более сложные самособирающиеся системы.
Новинка описана в журнале Nature Nanotechnology.
По материалам Science World Report.
Артём Космарский nauka21vek.ru