Химики сделали из ДНК молекулярный клин

Химики из Технического Университета Мюнхена разработали с помощью методики ДНК-оригами наномашины, способные сближать и удалять молекулы на заданное расстояние с точностью до 0,4 ангстрем. Устройства представляют собой клинья с регулируемым углом между ними. Размещая молекулы на разных сторонах клиньев ученым удается определить, как они взаимодействуют между собой в зависимости от расстояния между ними. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Авторы собрали из нескольких олигонуклеотдидов (коротких цепей ДНК) устройство, состоящее из трех основных частей — двух ребер жесткости из ДНК и распорки между ними. На каждом из ребер располагается несколько мест для связывания молекул флуоресцентного красителя. Регулируя количество нуклеотидов в распорке химики задавали угол между ребрами от 9,5 до 61 градуса — с изменением угла менялось и расстояние между закрепленными молекулами.

Благодаря тому, что количество нуклеотидов в распорке составляло от 10 до 50 пар, изменять расстояния удавалось с небольшим шагом — вплоть до 0,4 ангстрем. Эта величина меньше, чем боровский радиус водорода. Благодаря такому небольшому шагу ученым удалось в деталях проследить за процессом резонансного переноса энергии от одной органической молекулы к другой. В этом процессе под действием лазерного излучения возбуждается одна молекула, донор, а излучает другая. Интенсивность переноса энергии сильно зависит от расстояния между молекулами, что и удалось напрямую пронаблюдать.

Исследователи отмечают, что точность сборки структур из ДНК лишь в редких случаях оказывалась лучше чем пять нанометров, а перешагнуть через отметку в один нанометр удавалось лишь в кристаллах ДНК. 

Техника ДНК-оригами основана на «склеивании» комплементарных цепочек ДНК между собой: каждая из цепочек состоит из четырех типов букв — нуклеотидов, аденина (A), гуанина (G), цитозина (C) и тимина (T) — которые соединяются между собой только определенными парами, A с T, G с C. Зная последовательность букв в одной цепочке, можно подобрать к ней другие короткие цепочки, которые будут склеивать ее заранее известным образом в определенных местах. Таким образом можно, например, выложить из одной длинной нити ДНК плоскую фигуру.