Из ДНК собрали наноразмерный вращающийся ротор
Немецкие биохимики создали пассивно вращающийся ротор из самособирающихся фрагментов ДНК. В будущем такой механизм может стать деталью сложных и функциональных наномашин. Рассказ о работе публикует журнал Science Advances.
Современные технологии синтеза молекул ДНК и манипуляции ими - область, которую иногда называют «ДНК-оригами» - позволяет ученым делать первые шаги по конструированию молекулярных «машин». Физики Мюнхенского технического университета собрали и продемонстрировали в действии один из компонентов таких систем - «наноротор». Устройство вдохновлено строением белковых роторов живых клеток - бактериального жгутика и АТФ-синтетазы, которые также вращаются во время работы.
Вращающееся тело - собственно, ротор - этого механизма состоит из 54 двойных спиралей ДНК длиной 94 нуклеотидных основания (около 32 нм), уложенных в полую шестигранную структуру. Статор, внутри которого происходит вращение, представляет собой полую структуру большего диаметра (22 нм), состоящую из 62 спиралей длиной 115 нуклеотидов.
Отдельные спирали ДНК на внутренней поверхности статора и на внешней поверхности ротора заканчиваются одноцепочечными «липкими концами». Они несут комплементарные друг другу основания (15 нуклеотидов) и легко сцепляются друг с другом, фиксируя положение ротора после каждого шага вращения. Из неподвижного цилиндра ротор выходит изогнутым коленчатым рычагом, по его бокам к торцу цилиндра присоединена пара двойных шестигранных цилиндров длиной около 38 нанометров. Они служат своего рода «защелками», блокирующими ротор внутри цилиндра при самосборке.
Успешность сборки своего механизма авторы подтвердили с помощью туннельной электронной микроскопии. В отличие от белковой АТФазы, этот ротор оказался способен к устойчивому пассивному вращению под действием броуновских сил, при этом отклонение его оси по вертикали не превысило 7°, по горизонтали - 14°.
«Биологические макромолекулярные машины могут выполнять сложнейшие задачи, включая транспорт и катализ, - пишут авторы. - Сегодня трудно представить, что человечество когда-нибудь получит синтетические наномашины, способные демонстрировать такую функциональность». Это трудно, но уже не невозможно - и появление «наноротора» из ДНК делает такую перспективу чуть ближе к реальности.
https://nplus1.ru/news/2016/02/20/dnarotor