Ученые создали синтетические нанопоры из ДНК
В 2015 году компания Oxford Nanopore Technologies представила первое коммерческое устройство для секвенирования ДНК с помощью нанопор. Эта технология, основанная на синтетически сконструированном трансмембранном белке, позволяет протягивать длинные нити ДНК через центральный канал поры. Изменения ионного тока в канале служат сенсором для определения отдельных оснований ДНК. Этот метод стал ключевой вехой в секвенировании, достигнутой после десятилетий исследований.
С тех пор ученые пытались расширить этот принцип и создать более крупные поры для работы с белками, но основным препятствием было ограниченное понимание искусственного дизайна белков. В качестве альтернативы появилась новая техника — искусственное сворачивание ДНК в сложные структуры (3D-оригами), впервые описанная группой из AU в 2009 году. По сравнению с белками, ДНК-оригами продемонстрировало беспрецедентные возможности для конструирования наноструктур, имитирующих и расширяющих природные комплексы.
В новой статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи сообщают о создании крупной синтетической нанопоры из ДНК. Эта структура способна транспортировать макромолекулы размером с белок между отсеками, разделенными липидным бислоем. Кроме того, внутрь поры была встроена функциональная система затвора (гейтинг), позволяющая проводить биосенсинг даже очень малого количества молекул в растворе.
С помощью мощных оптических микроскопов ученые смогли отслеживать поток молекул через отдельные нанопоры. Введя управляемую «пробку» в пору, они получили возможность селективно по размеру контролировать поток белковых молекул и продемонстрировали беcметочный биосенсинг триггерной молекулы в реальном времени.
Наконец, пора была оснащена набором управляемых «створок», позволяющих целенаправленную вставку в мембраны, несущие определенные сигнальные молекулы. В будущем этот механизм потенциально позволит встраивать сенсор специфически в больные клетки и может обеспечить диагностику на уровне единичной клетки.