Un equipo de científicos de ASU y de la Universidad Jiao Tong de Shanghai SJTU dirigido por Hao Yan, profesor Milton Glick de ASU en la Facultad de Ciencias Moleculares y director del Centro de Diseño Molecular y Biomimética del Instituto de Biodesign de ASU, acaba de anunciar elcreación de un nuevo tipo de estructuras de meta-ADN que abrirán los campos de la optoelectrónica incluido el almacenamiento y el cifrado de información, así como la biología sintética.
Esta investigación se publicó hoy en Química de la naturaleza - de hecho, el concepto de autoensamblaje de meta-ADN puede transformar totalmente el mundo microscópico de la nanotecnología del ADN estructural.
Es de conocimiento común que la naturaleza predecible del emparejamiento de bases de Watson-Crick y las características estructurales del ADN han permitido que el ADN se utilice como un bloque de construcción versátil para diseñar estructuras y dispositivos a nanoescala sofisticados.
"Un hito en la tecnología del ADN fue ciertamente la invención del origami de ADN, donde un ADN monocatenario largo ssDNA se pliega en formas designadas con la ayuda de cientos de hebras cortas de ADN", explicó Yan. "Sin embargo, haha sido un desafío ensamblar arquitecturas de ADN de tamaño más grande micrón a milímetro que hasta hace poco ha limitado el uso de origami de ADN ". Las nuevas estructuras de tamaño de micrones son del orden del ancho de un cabello humano, que es 1000 veces más grande que el originalNanoestructuras de ADN.
desde que adorna la portada de ciencia Revista en 2011 con sus elegantes nanoestructuras de origami de ADN, Yan y sus colaboradores han estado trabajando incansablemente, capitalizando la inspiración de la naturaleza, buscando resolver problemas humanos complejos.
"En esta investigación actual, desarrollamos una estrategia versátil de" meta-ADN "M-ADN que permitió que varias estructuras de ADN de tamaño submicrométrico a micrométrico se autoensamblaran de una manera similar a cómo se autoensamblan simples hebras de ADN cortasa nivel de nanoescala ", dijo Yan.
El grupo demostró que una nanoestructura de origami de ADN de haz de 6 hélices en la escala submicrométrica meta-ADN podría usarse como un análogo ampliado del ADN monocatenario ssDNA, y que dos meta-ADN que contienen complementarios "pares de meta-bases "podrían formar hélices dobles con la mano programada y los pasos helicoidales.
Utilizando bloques de construcción de meta-ADN, han construido una serie de arquitecturas de ADN a escala submicrométrica a micrométrica, que incluyen uniones meta-multibrazo, poliedros 3D y varias redes 2D / 3D. También demostraron una reacción de desplazamiento de hebra jerárquicaen meta-ADN para transferir las características dinámicas del ADN al meta-ADN.
Con la ayuda del profesor asistente Petr Sulc SMS, utilizaron un modelo computacional de grano grueso del ADN para simular la estructura del ADN-M bicatenario y para comprender los diferentes rendimientos de las estructuras zurdas y diestras quese obtuvieron.
Además, con solo cambiar la flexibilidad local del ADN-M individual y sus interacciones, pudieron construir una serie de estructuras de ADN a escala submicrométrica o micrométrica de 1D a 3D con una amplia variedad de formas geométricas, incluyendometa-uniones, mosaicos de meta-doble cruce M-DX, tetraedros, octaedros, prismas y seis tipos de celosías muy compactas.
En el futuro, circuitos más complicados, motores moleculares y nanodispositivos podrían diseñarse racionalmente usando M-DNA y usarse en aplicaciones relacionadas con la biosensibilidad y la computación molecular. Esta investigación hará la creación de estructuras dinámicas de ADN a escala micrométrica, que sonreconfigurable tras la estimulación, significativamente más factible.
Los autores anticipan que la introducción de esta estrategia de M-DNA transformará la nanotecnología del ADN de la escala nanométrica a la microscópica. Esto creará una gama de estructuras estáticas y dinámicas complejas en la escala submicrométrica y micrométrica que permitirá a muchosnuevas aplicaciones.
Por ejemplo, estas estructuras se pueden utilizar como un andamio para modelar componentes funcionales complejos que son más grandes y más complejos de lo que se creía posible anteriormente. Este descubrimiento también puede conducir a comportamientos más sofisticados y complejos que imitan la célula o los componentes celulares con una combinación dediferentes reacciones de desplazamiento de cadena jerárquica basadas en M-DNA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :