Нанотехнологии
Википедия
Нанотехнологии
Нанотехнология представляет собой междисциплинарную область прикладной и фундаментальной науки и техники, которая имеет дело с совокупностью теоретическог... читать далее »
Новости Нанотехнологий
19.11.2012 11:48
Созданы искусственные ионные каналы с использованием ДНК-оригами. Нанотехнологии.
Профессор Фридрих Зиммель () использовал с коллегами из (Германия) метод молекулярной самосборки, известный как каркасы из , где нити ДНК уложены так, что образуют трёхмерные наноразмерные структуры.
Нити фиксируются и закрепляются парами оснований на коротких нитях ДНК, а последовательности оснований определяют то место, где именно происходит постоянная фиксация в пространстве.
| Искусственный ионный канал на основе каркасов из ДНК-оригами (здесь и ниже иллюстрации Technische Universität München). |
Сложные наноскопические 3D-объекты на основе ДНК-оригами применяются уже несколько лет. Эта область по-настоящему успешна: ДНК-оригами применяли уже и при создании наноразмерных «монтажных» плат, и в онкологических исследованиях.
Природные ионные каналы, имеющиеся в клеточных мембранах абсолютно всех клеток, представляют собой белки с полостью внутри своей трёхмерной структуры. Это единственно возможный путь проникновения внутрь клеток таких ионов, как натрий, калий, кальций и хлор. Таким образом эти белковые структуры контролируют все электрические сигналы между внутриклеточным пространством и внешним окружением. Сами каналы открываются и закрываются в ответ на внешние стимулы и в ответ на потребности самих клеток.
| Липидная визикула с несколькими привязанными искусственными ионными каналами (микрофото сделано с помощью просвечивающего электронного микроскопа). |
Используя эту технологию, авторы работы приготовили искусственные структуры, напоминающие внешним видом грибы (сравнение с винтом или шурупом выглядит даже уместнее) и состоящие из ножки диаметром 42 нм и бочкообразной шляпки. Ножка канала проникает сквозь липидную мембрану, а шляпка фиксируется на одной из её сторон. Полученные искусственные каналы были подвергнуты серии электрохимических тестов, и в результате обнаружилась сходная с природными каналами картина поведения: искусственные каналы открывались/закрывались в ответ на внешние стимулы и обеспечивали прохождение ионов и электрических сигналов.
Успех подтолкнул учёных к созданию трёх версий искусственных ионных каналов, в которых короткие ДНК-цепи различным образом выступали за пределы центральной части. Все три «мутантных» варианта также прошли череду электрохимических испытаний, показавших, что у каждого канала есть своё время открытия/закрытия; это исключает первоначальную идею о влиянии на соответствующий параметр только температурных флуктуаций и указывает направление дальнейших структурных исследований.
Искусственные ионные каналы потенциально могут найти применение при разработке биосенсоров и в персонализированной медицине, нуждающейся в доставке лекарств в строго определённые клетки.
Источник