Tím vedcov z Nemecka a Číny zdieľal výsledky úžasného experimentu. Vedci vytvorili nanobot DNA, ktorý sa skladá iba z jednej molekuly, a uviedol ho do dvojrozmerného bludiska navrhnutého na základe origami. Takzvaný DNA navigátor dokázal nájsť cestu von.
Pripomeňme si, že technológia DNA origami vám umožňuje vytvárať rôzne štruktúry z reťazcov DNA. Je to možné kvôli skutočnosti, že dlhé molekuly DNA sa skladajú z nukleotidov, ktoré tvoria páry: adenín s tymínom, cytozín s guanínom. Zadaním sekvencie nukleotidov v reťazci môžete dosiahnuť, že sa zloží a upevní na správnych miestach av pravom uhle. Týmto spôsobom môžete vytvoriť nekonečný počet štruktúr.
V tomto prípade tím vedený Friedrichom Simmelom z Technickej univerzity v Mníchove a fanúšikom Chunhai z Čínskej akadémie vied použil technológiu origami DNA na vytvorenie bludiska, ktoré pripomína matematický stromový graf. V tomto prípade majú „pasáže“labyrintu tzv. DNA svorky, ku ktorým sa môže pripojiť ďalšia molekula. Zároveň oblasti bez takýchto „kľúčov“slúžia ako „steny“.
Je špecifikované, že výsledné bludisko je štrukturálne ekvivalentné koreňovému stromu s desiatimi vrcholmi (diagram je uvedený nižšie). Obsahuje jeden vchod a jeden východ.
Bludisko je štrukturálne rovnocenné stromu s desiatimi vrcholmi. Vrchol A označuje vstup. Možné trasy sú označené červenou farbou, ale iba jedna (vpravo) je správna. Ilustrácia podľa prírodných materiálov.
Autori práce vysvetľujú, že malé zariadenie, ktoré vytvorili, sa nazýva DNA walker. Pohybuje sa reťazovými reakciami hybridizácie DNA (kombinácia vhodných jednovláknových nukleových kyselín do jednej molekuly).
Podľa neho takýto mechanizmus poskytuje schopnosť otáčať sa bludiskom. Výsledkom je, že ak sa do takejto štruktúry zavedie niekoľko nanobotov DNA, každá z nich bude schopná nezávisle preskúmať jednu z možných ciest, ktorá poskytne paralelné vyhľadávanie hĺbky - prvé (to je jedna z metód prechodu grafom).
Propagačné video:
Aby vedci pomohli pri výbere jedinej správnej cesty z mnohých možností, vedci chemicky upravili hornú časť stromového grafu, ktorý predstavuje výstup.
Aby vedci pomohli pri výbere správnej DNA z rôznych možností, vedci chemicky upravili výstup z bludiska. Ilustrácia podľa prírodných materiálov.
Počas experimentov odborníci pozorovali pohyby navigátorov DNA pomocou skenovacieho mikroskopu s atómovou silou a mikroskopu s veľmi vysokým rozlíšením. Prvá metóda umožňuje sledovať spevnené trasy a oblasti, ktoré chodec DNA ešte nenavštívil. Druhá metóda poskytuje fluorescenčnú vizualizáciu trasy s rozlíšením v nanorozmeroch.
Vedci sú presvedčení, že tento druh rozvoja pomôže rozšíriť príležitosti v oblasti nanotechnológií, biomolekulárnej montáže a umelej inteligencie. Takéto DNA navigátory sa môžu používať na ukladanie a prenos informácií, ako aj v medicíne, na diagnostiku a liečenie rôznych chorôb vrátane onkológie.
Táto práca je podrobnejšie opísaná v článku publikovanom v časopise Nature Materials.
Julia Vorobyová