Рентгеновский лазер исследует новые применения для "кирпичиков" ДНК
Основатель ДНК-нанотехнологии Надриан К. "Нед" Симен, профессор химии Нью-Йоркского университета, провел эксперимент в Национальной ускорительной лаборатории SLAC с 7 по 11 февраля. Цель — впервые изучить созданные им геометрические структуры из нитей ДНК с помощью мощных импульсов рентгеновского лазера LCLS (Linac Coherent Light Source) в естественном состоянии.
Ключевые детали эксперимента:
- Метод: Рентгеновская нанокристаллография. Кристаллы ДНК в растворе пропускали через путь ультраярких и сверхкоротких импульсов лазера LCLS.
- Образцы: Кристаллы размером около 2–5 микрон (тысячных долей миллиметра), в основном треугольной формы. Они были самоорганизованы из 3D-объектов ДНК в упорядоченную решетку.
- Преимущество: Ранее исследования требовали использования более крупных замороженных образцов, что могло повредить структуры ДНК. Новый метод позволяет работать с меньшими кристаллами в растворе при комнатной температуре.
Применения ДНК-нанотехнологий:
- Биомедицина: Создание крошечных механических "коробочек" и программируемых нанороботов для таргетированной терапии заболеваний.
- Исследование белков: ДНК-каркас можно использовать как платформу для кристаллизации и визуализации белков, важных для изучения болезней и разработки лекарств, но которые сложно кристаллизовать самостоятельно (по принципу "соли на кренделе").
- Управление материей: Контроль организации вещества на нанометровом масштабе.
- Биокомпьютинг: Манипуляция химией и структурой ДНК для хранения данных и выполнения вычислительных задач, аналогичных функциям жестких дисков и кремниевых чипов. Ключевое свойство — программируемость ДНК, так как она несет информацию.
Цитата Неда Симена: "Конечная цель — использовать эту решетку как средство для кристаллизации того, что не так легко кристаллизуется... Я думаю, мы получим довольно захватывающие результаты".