Ученые из США (Гарвардский Университет) и Германии (Мюнхенский Технический Университет) продемонстрировали новый способ создания трехмерных нано структур из молекул ДНК путем программируемого закручивания и изгибания этих молекул.

В своих экспериментах авторы использовали «пучки» двойных спиралей ДНК, которые удерживаются вместе с помощью поперечных связей; одновременное применение нескольких молекул обеспечивает структуре жесткость. Добавляя или исключая пары оснований в определенных спиралях, ученые добивались их сокращения (расширения). При методичном удалении пар из одного слоя и включении их в другой, вся структура начинала изгибаться. Манипулируя молекулами ДНК таким образом, исследователи смогли достичь радиусов закругления всего в 6 нм.

Результаты расчетов и экспериментов опубликованы в журнале Science (Folding DNA into Twisted and Curved Nanoscale Shapes)

Конструкции, формируемые из молекул ДНК (иллюстрация Хендрика Дитца (Hendrik Dietz)).

По словам ученых, подобный механизм манипулирования молекулами ДНК был продемонстрирован впервые: в предыдущих работах для формирования структур использовались протеины. Для проектирования конструкций ученые применяют собственное программное обеспечение, которое переводит графическое представление будущей структуры в последовательность манипуляций с парами оснований. Исследователи называют свой метод «управляемой самоорганизацией молекул ДНК», этим самым обозначая конечную цель исследований – создание технологии программирования формы молекул ДНК.

В результате большого количества экспериментов авторы научились создавать из молекул ДНК сложные трехмерные наноразмерные фигуры – сферы, шестерни, треугольники, «уголки» и спирали. В ближайшее время исследователи планируют собрать первые простые устройства из этих «деталей».

Евгений Биргер