ДНК-нановыключатели показывают, как взаимодействуют биомолекулы жизни

Взаимодействие молекулярных компонентов определяет почти все аспекты биологических наук — от развития здорового организма до прогрессирования болезней и эффективности лекарств. Понимание этих биомолекулярных взаимодействий критически важно для открытия новых, более эффективных терапевтических и диагностических средств, но традиционно требует дорогого и сложного лабораторного оборудования.

Новый подход, разработанный исследователями Института Висса, Бостонской детской больницы и Гарвардской медицинской школы, обещает сделать анализ поведения биомолекул гораздо быстрее и доступнее. Результаты опубликованы в февральском выпуске журнала Nature Methods.

«Биомолекулярный анализ, краеугольный камень биомедицинских исследований, традиционно проводится на оборудовании, которое может стоить сотни тысяч долларов», — сказал Уэсли П. Вонг, старший автор исследования. «Мы создали наноинструмент из цепочек ДНК, который может детектировать и сообщать о поведении молекул, позволяя проводить биологические измерения практически любому, используя только распространённые и недорогие лабораторные реагенты».

Вонг называет новые инструменты ДНК-«нановыключателями». Они представляют собой нити ДНК, к которым в различных точках можно прикрепить молекулы, представляющие интерес. Взаимодействие между этими молекулами (например, успешное связывание лекарственного соединения с белковой мишенью на раковой клетке) заставляет форму нити ДНК меняться с открытой линейной на закрытую петлевую.

Команда может легко разделить и измерить соотношение открытых и закрытых нановыключателей с помощью гель-электрофореза — простой и широко распространённой лабораторной процедуры, использующей электрический ток для перемещения молекул ДНК через поры в геле.

«Наши ДНК-нановыключатели радикально снижают барьеры для проведения традиционно сложных измерений», — сказал соавтор Кен Халворсен. «Все необходимые материалы общедоступны, а эксперименты могут проводиться за копейки на образец, что ошеломляюще отличается от стоимости обычного оборудования».

Чтобы стимулировать внедрение метода, команда Вонга предлагает бесплатные материалы коллегам, желающим попробовать ДНК-нановыключатели. Они создали стартовые наборы и подробный пошаговый протокол.

«Уэсли и его команда стремятся изменить основы проведения биомолекулярных исследований, — сказал Дональд Ингбер, директор-основатель Института Висса. — Биомедицинские исследователи по всему миру могут начать использовать этот метод прямо сейчас для изучения взаимодействия биологических соединений с их мишенями, используя общедоступные материалы по очень низкой стоимости».