ДНК оригами
16 марта 2006 года вышел в свет журнал Nature с интригующим подзаголовком «ДНК оригами» и изображенным на обложке большим желтым «смайликом». Такой «несерьезный» рисунок был выбран неслучайно, его создателем является Пол Ротемунд – автор статьи о новом способе сборки сложных наноструктур из молекул ДНК. Оказывается, смешная рожица соткана из биополимерных нитей, ее диаметр составляет примерно 100 нм, толщина - 2 нм и «сфотографирована» она в атомно-силовом микроскопе.
В своей статье Ротемунд предложил метод создания наноструктур «снизу-вверх», основанный на самоорганизации ДНК, который был впоследствии назван ДНК оригами. Оригами – японское искусство складывания из бумаги. Целью оригамиста является точное определение положения одной или более точек листа, задающих складки, необходимые для создания окончательного объекта. Оригамист должен выполнить строгую последовательность действий, не нарушая семь геометрических правил Худзита. В ДНК оригами тоже есть свои, хорошо известные правила Уотсона-Крика, отвечающие принципу комплементарности азотистых оснований: аденин соединяется только с тимином, а гуанин с цитозином.
Для создания ДНК оригами требуется одна длинная одноцепочечная ДНК (в своей работе автор использовал ДНК вируса М13 длиной порядка 7249 нуклеотидов) и множество коротких поддерживающих фрагментов длиной 30 нуклеотидов. На рисунке видно, как короткие цепочки играют роль агента, сшивающего 2 отдаленных участка основной цепи.
Процедура наносборки такова: вначале выбирается необходимая геометрическая форма-паттерн будущей наноструктуры, например, прямоугольник, круг, звезда, и т.д. Выбранная фигура заполняется массивом параллельных спиралей ДНК, которые можно аппроксимировать цилиндрами. Чтобы полученная структура не развалилась, смежные спирали соединяются кроссоверами. На втором этапе через массив цилиндров прокладывается путь основной длинной цепочки, так чтобы она была одной из двух составляющих каждой из спиралей. Дальше компьютерная программа рассчитывает, какие именно коротенькие цепочки нужно синтезировать химикам-биологам для данной модели – это наиболее ответственный этап при моделировании.
Экспериментально получить наноструктуры ДНК очень просто: нужно поместить в пробирку с соответствующим буферным раствором все ДНК и сначала нагреть до 95 , а затем медленно охладить до 25. В итоге получаем около 70% бездефектных структур.
Метод ДНК оригами безусловно является одним из перспективных методов для решения многих нанотехнологических задач, например, миниатюризации физических приборов или создания гибридных приборов в сочетании с нанопроводами, углеродными нанотрубками и наночастицами.
Стоит отметить, что недавно датские ученые Йорген Кйемс и Курт Готхельф сконструировали нано-шкатулку! И видимо этим возможности ДНК оригами не ограничатся…


Lang, Origami and Geometric Constructions
Paul W. K. Rothemund Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns 16 March 2006 Nature
http://www.ted.com/index.php/talks/paul_rothemund_details_dna_folding.html



[Сообщено Ида Павличенко]
Elena on Wednesday 14 October 2009 - 22:20:06

News Categories
 

Нас поддерживают:
православный сайт 2009. Все права защищены. При перепечатке обязательна ссылка www.rus-nano.ru.