Раскрывая тайны ДНК-оригами

Эксперименты физика из Йоркского университета дали новое понимание того, как ДНК собирается в наноструктуры, открывая путь к более точному её использованию в технологиях и медицине.

Доктор Кэтрин Данн, ныне научный сотрудник в группе интеллектуальных систем на факультете электроники в Йорке, представляет свои выводы в статье, опубликованной в Nature. В ней описывается, как её эксперименты в Оксфорде показали, что нити ДНК не только способны к самосборке, но и следуют при этом определённым и идентифицируемым путям.

ДНК-оригами — это техника использования ДНК для создания неодушевлённых физических структур на наноуровне. Используя замечательные свойства ДНК, учёные могут синтезировать широкий спектр самоорганизующихся наноструктур. Типичная форма ДНК-оригами часто складывается в основном как задумано, но иногда могут возникать неправильно свёрнутые структуры.

Для более детального понимания процесса сборки доктор Данн изучила модель системы, состоящей из структуры, способной сворачиваться во множество различных конфигураций. Она использовала специализированную обработку изображений, чтобы изучить диапазон возможных форм, и установила, что для этих структур существуют предпочтительные пути сворачивания и что сборка не является случайной.

Она нашла доказательства кооперации между нитями ДНК и показала, что они могут влиять друг на друга во время сборки. Её данные также доказали, что незначительные модификации компонентов можно использовать для значительного изменения того, как формируется наноструктура. Это открытие означает, что учёные получат возможность осуществлять больший контроль над самосборкой ДНК и, как следствие, могут радикально повысить общую успешность процесса.

Доктор Данн сказала: «Моя работа в Оксфорде пролила свет на самосборку ДНК-оригами, и понимание этого процесса является значительным прорывом, поскольку оно может позволить разрабатывать более сложные ДНК-наноконструкции для конкретных целей».

Потенциальные применения структур и устройств ДНК-оригами включают целевую доставку лекарств, молекулярные вычисления и создание наноразмерных химических сборочных линий.

Теперь, будучи членом команды профессора Энди Тиррелла в Йорке, доктор Данн исследует, как меняются характеристики ДНК-машин, когда они иммобилизованы на поверхности. Она работает над их интеграцией с традиционной электроникой и их потенциальным использованием в качестве компонентов биоинспирированных вычислительных систем.

Доктор Данн говорит: «Йорк — вдохновляющее место для жизни и работы, и исследования, которые мы проводим на факультете электроники, очень интересны и имеют потенциал для важных открытий в будущем».