Прорив у створенні молекулярних роботів

Розкриття механізмів виточених взаємодій біологічних молекул всередині живого організму відкрило вченим шлях до створення нової галузі біотехнології – молекулярної техніки. Її пріоритетним завданням є розробка та синтез молекулярних машин.

Молекули ДНК є чудовим матеріалам для створення молекулярних роботів через добре відомі властивості нуклеїнових кислот. Проте досі, новостворені ДНК-роботи володіли лише вузьким діапазоном функцій. Більшість з них пересувалися лише у заданому напрямку, а найдосконаліші моделі могли збирати наночастинки чи самостійно змінювати маршрут.

Нові можливості

Лулу Цянь з Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені та її колеги розробили молекулярного робота, який може пересуватися вздовж спіралей нуклеїнових кислот. Пристрій може підібрати конкретний вантаж, стиснути його та звільнити після досягнення цільової зони.

Робот рухається, використовуючи дві “ноги”, і захоплює вантаж “рукою”. Ціль вантажу визначає комплементарна нитка ДНК, яка й вилучає доставлені роботом вантажі. Робот, що виконав свою місію, починає свій цикл знову.

Для свого пересування молекулярний пристрій не потребує додаткової енергії. Команда Лулу Цянь також запрограмувала здатність сортувати різні типи вантажів та транспортувати їх в окремі місця. У середньому, ДНК-робот виконував приблизно 300 кроків під час сортування вантажів, а це у десятки разів більше, ніж у інших відомих моделей.

Два молекулярних робота виконують свої завдання по переміщенню флуорисцентних молекул. Thubagere et al., Science (2017)

Дизайн робота дозволяє легко перепрограмувати його основні завдання та відкриває величезні можливості для подальших вдосконалень. Такі молекулярні машини у перспективі можуть з легкістю транспортувати антитіла, дрібні хімічні речовини, наночастинки металів та білки.

Дослідники вважають, що ДНК-роботи мають знайти застосування у автономному хімічному синтезі, у виробництві чутливих молекулярних пристроїв та програмованих терапевтичних засобів. Наступним кроком вчених стане створення системи комунікації між окремими типами молекулярних машин, що має значно розширити діапазон їхнього застосування.

Science (2017), doi: 10.1126/science.aan6558


Олексій Коваленко
  • 8 записів
  • 0 дописів
Олексій Коваленко пише для Science Ukraine з 2017 року. Працює науковим співробітником відділу ботаніки Національного науково-природничого музею НАН України. Має ступінь кандидата біологічних наук.
Отримуй новини, що визначають майбутнє на свій Email:
Обирай Science Ukraine