Программное обеспечение позволяет исследователям создавать крошечные округлые объекты из ДНК

Исследователи из Университета Дьюка и Университета штата Аризона создали микроскопические полые объекты — вазы, чаши и сферы — с точностью до нанометра, используя в качестве строительного материала нитевидные молекулы ДНК. Более 50 000 таких объектов могут поместиться на острие булавки.

Эти структуры демонстрируют возможности нового программного обеспечения с открытым исходным кодом DNAxiS, разработанного аспирантом Дэном Фу и его научным руководителем Джоном Рейфом. Программа позволяет преобразовывать рисунки или цифровые модели округлых форм в трёхмерные структуры из ДНК.

Как это работает?

• Исследователи «программируют» нити ДНК с определёнными последовательностями, используя предсказуемое спаривание оснований (A с T, C с G).
• Длинная одноцепочечная ДНК, тысячи оснований в длину, складывается с помощью сотен коротких цепей, которые действуют как «скрепки», удерживая форму.
• Метод основан на свёртывании длинной двойной спирали ДНК в концентрические кольца, которые складываются, формируя контур объекта, — подобно тому, как из колец глины лепят горшок.
• Программное обеспечение DNAxiS автоматически определяет, где разместить короткие ДНК-«скрепки» для стабилизации сложных изогнутых форм, что раньше было сложной задачей.
• После синтеза цепей и их смешивания в пробирке достаточно циклов нагрева и охлаждения. В течение всего 12 часов смесь «сама по себе магическим образом сворачивается в наноструктуру ДНК».

Потенциальное применение:

• Крошечные контейнеры для доставки лекарств.
• Формы для отливки металлических наночастиц заданной формы, используемых в солнечных элементах и медицинской визуализации.

Хотя практическое применение в клиниках может занять годы, это программное обеспечение представляет собой «большой шаг вперед в автоматизированном проектировании новых трёхмерных структур».