Ученые разработали метод конструкции из ДНК микроскопических структур произвольной формы и применили его для создания букв, цифр и пиктограмм нанометрового размера. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводит Nature News.
В основу разработанного метода была заложена сборка сложных структур из фрагментов ДНК небольшого размера, каждый из которых имел уникальную последовательность. При смешивании однонитевых фрагментов нуклеиновой кислоты между ними образовывались связи. Соединяясь с соседними молекулами, фрагменты ДНК выступали в роли "кирпичиков", из которых собиралась прямоугольная плоская "стена" размером 102 на 64 нанометра (каждый такой "кирпичик" был уникален и занимал в "стене" только свое собственное определенное место).
Если при сборке ученые не добавляли в смесь отдельные фрагменты, то в образующейся структуре появлялись дырки, из которых можно было формировать необходимый рисунок. Для рисования структур и смешивания фрагментов ДНК ученые разработали специального робота, управляемого при помощи графического интерфейса. В результате авторам удалось сконструировать 107 двумерных структур, среди которых были цифры, буквы, пиктограммы и специальные символы.
Впервые метод сборки структур из ДНК-фрагментов был применен в 1991 году химиками из Нью-йоркского университета, однако достигнутая ими эффективность была невысока, а дизайн микроскопических структур был ограничен примитивными формами. Считалось, что небольшие фрагменты плохо подходят для сборки ДНК-структур. Вместо них ученые использовали близкий метод ДНК-оригами, когда для конструирования комплексов используется одна большая однонитевая молекула (обычно ДНК фага M13), которая сворачивается и закрепляется в структуру при помощи специальных "скрепок" из коротких фрагментов нуклеиновой кислоты.
Разработанный метод сборки из фрагментов имеет несколько преимуществ перед методом ДНК-оригами. Во-первых, для сборки не требуется длинная опорная молекула (длинные ДНК практически невозможно производить химическим методом), а во-вторых, существенно упрощается дизайн последовательности.
Авторы пока скептически относятся к возможностям практического применения своих разработок. Тем не менее, некоторые группы уже используют ДНК в качестве строительного материала для создания нанороботов, способных адресно доставлять лекарства в отдельные виды клеток.