Новый инструмент показывает, как ДНК-наноконструкции взаимодействуют с клеточными мембранами

Исследователи из Institute of Science Tokyo (Science Tokyo), Япония, совершили значительный прорыв в характеристике взаимодействий ДНК с липидами, используя кварцевый микровесовой анализатор с мониторингом диссипации энергии (QCM-D). Этот метод измеряет изменения массы и вязкоупругих свойств молекул, адсорбированных на поверхностях.

Исследование, опубликованное в журнале Nanoscale 15 апреля 2025 года, предлагает новый подход к мониторингу того, как ДНК-наноконструкции присоединяются и взаимодействуют с липидными мембранами. Оно также выявляет механические изменения, такие как вариации жесткости или текучести, как в мембране, так и в слое ДНК.

Ученые изучали внедрение шестиспиральных ДНК-нанопор (DNPs) с одной (DNP-1C) и тремя (DNP-3C) холестериновыми метками в поддерживаемые липидные бислои (SLBs). В качестве моделей мембран с низкой кривизной использовались липидные бислои на поверхности оксида кремния (SiO₂) и поверхности с покрытием из полиэтиленгликоля (PEG).

Ключевые наблюдения:

• Оба типа DNP быстро прикреплялись к мембране в течение секунд, но их долгосрочное поведение различалось.
• DNP-1C формировал мягкий, стабильный слой на поверхности мембраны.
• DNP-3C постепенно агрегировал в более плотную и жесткую структуру, что сопровождалось медленной, но продолжительной интеграцией в липидный бислой.
• Измерения вязкости показали, что интеграция DNP-3C в липидные бислои продолжается более 10 часов.

Влияние подложки:

SLB на PEG-покрытии способствовали более быстрому внедрению DNP-3C по сравнению с SLB на чистом SiO₂, где отрицательно заряженная поверхность и близость к мембране ингибировали интеграцию.

По словам руководителя исследования доцента Томохиро Хаяши, эта работа ускорит разработку более эффективных мембрано-взаимодействующих структур для таких прорывных биомедицинских приложений, как искусственные клетки и молекулярные сенсоры.