ДНК-мотор «шагает» по нанотрубке и транспортирует наночастицу

Исследователи создали новый тип молекулярного мотора из ДНК и продемонстрировали его потенциал, использовав для транспортировки наночастицы по углеродной нанотрубке.

Дизайн вдохновлён природными биологическими моторами, которые выполняют задачи, критически важные для работы клеток. В отличие от белковых биомоторов, синтетические моторы на основе ДНК более стабильны, могут работать вне естественной среды и, возможно, управляться (включаться/выключаться), хотя их механизм «ходьбы» пока значительно медленнее.

Мотор состоит из ДНК-основы (ядра) и двух ДНК-«рук» (верхней и нижней). Он перемещается по треку из углеродной нанотрубки, непрерывно получая энергию от молекул РНК, нанесённых на её поверхность. Ядро содержит фермент, который отщепляет часть цепи РНК. После этого верхняя «рука» движется вперёд, связываясь со следующей молекулой РНК, а за ней следует остальная часть мотора. Процесс повторяется.

В эксперименте мотор переместил наночастицу сульфида кадмия (диаметром около 4 нм) по всей длине нанотрубки (несколько микрометров). На это потребовалось около 20 часов, но скорость потенциально можно увеличить, изменяя температуру и pH.

Движение было зафиксировано с помощью комбинации двух флуоресцентных систем визуализации (в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне).

Такие молекулярные моторы в будущем могут найти применение в доставке лекарств, производстве и химической обработке. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.