Химики создали «нанороботическую» руку для работы внутри последовательности ДНК

Профессор химии Нью-Йоркского университета Надриан С. Симан и его аспирант Баоцюань Дин разработали ДНК-кассету, в которую можно вставить наномеханическое устройство и заставить его функционировать внутри ДНК-массива, обеспечивая движение нанороботической «руки». Результаты, опубликованные в последнем выпуске журнала Science, впервые показывают, что ученые смогли использовать функциональное нанотехнологическое устройство внутри ДНК-массива.

«Для наноробототехники крайне важно иметь возможность вставлять управляемые устройства в определенное место внутри массива, что приводит к разнообразию структурных состояний», — пояснил Симан. «Здесь мы продемонстрировали, что единичное устройство было вставлено и активировано в конкретном сайте».

Он добавил, что результаты прокладывают путь к созданию наноразмерных «сборочных линий», на которых можно будет выполнять более сложные манипуляции.

Результаты основаны на ранее разработанном Симаном и его коллегами из Нью-Йоркского университета устройстве. Этот компонент позволил осуществлять трансляцию последовательностей ДНК, потенциально выступая в роли фабрики для сборки строительных блоков новых материалов. Изобретение может привести к созданию новых синтетических волокон, улучшению шифрования информации и развитию ДНК-вычислений.

Устройство, созданное при участии аспиранта по химии Шипина Ляо, имитирует процесс, при котором РНК-копии последовательностей ДНК транслируются для создания белковых последовательностей. Однако сигналы, управляющие наномеханическим инструментом, — это ДНК, а не РНК. Размеры машины составляют примерно 110 x 30 x 2 нм.

В данном исследовании Симан и Дин разработали каркас, содержащий сайт связывания — кассету, — который позволяет вставлять устройство в определенный сайт ДНК-массива. Изменение управляющих или вставочных последовательностей кассеты позволило бы манипулировать массивом или вставлять его в другие места. Исследователи добавили к каркасу длинный «рычаг», чтобы наблюдать за структурой, совершающей полуоборот. Они визуализировали результаты с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ), которая позволяет видеть объекты размером в несколько миллиардных долей метра.