Американские ученые разработали программу, позволяющую описать сложную 3D-форму, а затем рассчитать последовательность ДНК, которая автоматически сложится в такую структуру. Молекулы ДНК представляют собой длинные цепочки, образованные четырьмя видами звеньев-нуклеотидов. Эта последовательность позволяет кодировать наследственную информацию. Она же определяет пространственную конфигурацию, в которую сложится вся цепочка.

Такую особенность использовали ученые из Университета Дьюка, разработав новую программу, которая автоматически рассчитывает последовательность нуклеотидов, нужную для создания ДНК-структур произвольной формы. Определив последовательность, остается синтезировать из нее ДНК и собрать готовую структуру.

Возможности такой технологии продемонстрировали, получив ДНК в форме вазы, вложенных друг в друга на манер матрешки конусов, сфер и тому подобного. Она может использоваться при создании наноразмерных контейнеров для доставки лекарств или форм для отливки металлических наночастиц сложной конфигурации.

Об этом рассказывается в статье, опубликованной в свежем номере журнала Science Advances.

Методы сборки различных структур из ДНК называются ДНК-оригами, и до сих пор получение каждой из них было сродни искусству. Однако ученым удалось автоматизировать процесс с помощью нового ПО.

Программа DNAxiS получает 3D-модель нужного объекта и самостоятельно превращает ее в правильную последовательность из тысяч нуклеотидов. Такие одноцепочечные молекулы образуют основу будущей структуры и скрепляются в нужную фигуру с помощью более коротких цепочек, порядка сотен нуклеотидов длиной.

Синтезировав нужные молекулы, их остается смешать и поддерживать правильный температурный режим. Всего за несколько часов за счет комплементарных взаимодействий между нуклеотидами они автоматически образуют нужную структуру. Стабильные и крошечные фигуры размерами в тысячные доли миллиметра могут найти самое широкое применение и в медицине, и даже в энергетике — для получения наночастиц сложных форм, эффективно улавливающих солнечное излучение.