Xимики улучшили мeтoдику сбoрки ДНК-oригaми из oтдeльныx небольших деталей и получили cложные трехмерные объекты, содержащие до самого 30   тысяч деталей. В таких структурах можно делать полости заданной стать, которая варьируется от геликоида до плюшевого медведя, пишут ученые   в   Nature.

Подсборка сложных структур заданной геометрии из   молекул ДНК и   РНК с помощью методики ДНК-искусство позволяет создавать функциональные объекты, которые уже сейчас пытаются использовать в структурной биологии, биофизике и   фотонике. С   через комплементарных связей участки нуклеиновых кислот можно сшивать между собой или присоединять к   ним функциональные полимерные молекулы или неорганические частицы. По причине этому с   помощью ДНК удается получать как сложные двумерные системы, как например изображения картин, так и трехмерные объекты, которые образуются в   результате самосборки.

С через традиционной методики ДНК-оригами можно получать системы из сотни нуклеотидов, и   их   молекулярная конгломерат составляет несколько мегадальтон. Собирать такие системы довольно сложно, поэтому на получения больших трехмерных систем используется модифицированная методика ДНК-оригами, при которой объект составляют из отдельных одинаковых элементов. Из-вслед за наличия у этих элементов выступающих участков, их можно соединять друг с другом, равно детали конструктора. В отличие от традиционных элементов ДНК-оригами, в таких ДНК-кирпичиках в закромах большого количества складок, и   состоят они из   коротких прямых участков нуклеотидов. Вместе с тем до   настоящего момента с   помощью такого подхода не   удавалось объединить в   единые структуры в большей степени нескольких сот деталей.

L. L. Ong et al./ Nature, 2017

Химики из   США, Германии, Франции и   Китая лещадь руководством Пэн Иня (Peng Yin) из   Гарвардского университета предложили усовершенствованный вариант таких ДНК-кирпичей, из   которых с   через самосборки можно получить довольно сложные трехмерные структуры. Один элемент состоит из   двух по поводу коротких цепочек ДНК (длиной 52   и 72   нуклеотида), которые комплементарно связаны в ряду собой на   участке из   13   нуклеотидов.

Схема соединения ДНК в отдельные детали и сборки из них больших трехмерных объектов. L. L. Ong et al./ Nature,   2017

Выдерживая такие начатки в течение определенного времени в растворе соли при повышенной температуре, из них не запрещается собирать сложные трехмерные структуры заданной геометрии, состоящие из   нескольких десятков тысяч элементов. В частности, дозволительно получать кубы правильной формы. Максимальная масса куба, который удалось собрать таким образом, составила почти полгигадальтона (кое-что примерно в   100 раз больше массы наиболее сложных систем, собранных больше традиционными методоами ДНК-оригами). Такой куб содержит до 30   тысяч элементов.  

Исключая того, ученые показали, что изменяя состав нуклеотидов, можно получать кубические структуры с трехмерными полостями заданной телосложение: геликоида, надписей,   фигурок кролика и плюшевого медведя. Для подтверждения работы метода, изображения объектов, полученные с через просвечивающей электронной микроскопии ученые сравнили с их трехмерными моделями.

Форма трехмерных полостей различной конституция, в кубах, собранных с помощью предложенного метода. На рисунках показано сравнение микрофотографий с компьютерной моделью. L. L. Ong et al./ Nature,   2017

Вдоль словам ученых, предложенная ими методика дешевле традиционного подхода ДНК-искусство, и в будущем может быть использована для получения и более сложные трехмерных объектов большего размера, скажем так, с помощью иерархических методов сборки.

Для улучшения способности элементов ДНК к   самосборке используются специальные скрепляющие простейшие положения. Это могут быть как просто короткие цепочки из   нескольких нуклеотидов, манером)   и, например, специальные белковые скрепки, которые увеличивают устойчивость образующихся структур.

Автор: Александр Дубов