Пекинский университет
Родительское сообщество: Университеты
Евгений БыковIntegriusIntegrius

ДНК-оригами

Здравствуйте, уважаемый собравшиеся! Надеюсь, не все ещё успели меня забыть? *шелест лёгких смешков* Замечательно!

В таком случае, продолжу непосредственно с последней темы.

 

 

Вместо того, чтобы вновь задавать вопрос Что это, я предпочту сам ответить на него - чтобы дать представление, КАК это было получено, и что может быть выведено из данной технологии - так называемой ДНК-оригами - в дальнейшем.

Самой необычной демонстрацией технологии ДНК-оригами стало создание плоского смайлика, полностью состоящего из молекул ДНК. Метод составления из отрезков ДНК двумерных систем очень прост. Теперь ученые смогут создавать любые двумерные наносистемы на основе ДНК, не затрачивая при этом много времени: физик, например, может добавить к полученной наносистеме квантовые точки, получив простой квантовый-ДНК компьютер. Биолог может использовать оригами в качестве платформы по созданию матрицы белков и энзимов, и т.д. Каждая из двумерных оригами состоит из длинных вирусных цепочек ДНК длиной в 7000 нуклеотидов. Специальная технология позволила цепочкам ДНК складываться и принимать форму той двумерной структуры, которую хотели получить ученые. Отсюда и название технологии – «оригами», т.к. молекулу ДНК складывают нужное количество раз, прежде чем получат готовую наноструктуру. Поперечное сечение смайликов, звезд, квадратов и других наносистем постоянно – оно составляет 100 нанометров, это максимальная длина цепочки ДНК, использованной в опыте. Технология создания нано-оригами довольно проста. Мы просто смешиваем вместе все ингредиенты в соленой воде, нагреваем почти до 90° С и затем час охлаждаем, и они сами упорядочиваются согласно шаблону. Нам не нужно проверять каждый этап производства наносистемы, как это делалось раньше. Еще одно преимущество новой технологии состоит в том, что можно производить синтез нескольких наносистем одновременно.

*перешёптывание в передних рядах*

Как я вижу, наиболее любознательные студенты уже заметили, что условия создания ДНК-оригами подозрительно напоминают... ИМЕННО! Шью, вы полностью правы - они напоминают условия образования ДНК-тетраэдров из моей предыдущей лекции.Таким образом, пытливый ум учёного может сделать вывод касательно свойств ДНК-комплементарности, реализуемых...

Но позвольте продолжить.

Принцип создания таких, на первый взгляд, сложных наносистем прост – исследователь вначале выбирает форму будущего ДНК-оригами, затем разбивает ее на ключевые участки и соединяет короткие цепи ДНК длиной в несколько нуклеотидов с подложкой в месте ключевого участка. Таким образом образуется что-то типа стапеля, на который затем точно по ключевым точкам целиком укладывается длинная цепочка молекулы ДНК. Благодаря такому подходу необходимо сделать только шаблон со стапелями, а все остальное добавить в раствор, и ДНК самоорганизуются, приклеиваясь комплементарными основаниями к стапелям. Для синтеза более сложных, двухуровневых наносистем (карта обеих Америк) сперва из ДНК составляли основу, а затем на ее поверхности формировали пиксели диаметром 6 нанометров, которые играли роль стапелей второго уровня, присоединяя новые цепи ДНК к уже готовому двумерному ДНК-рельефу.

В будущем планируется развить технологию изготовления подобных ДНК-наносистем до получения трехмерных структур. Это возможно только при послойном нанесении цепей таким образом, как это было в случае с синтезом карты. Еще одно преимущество предложенной технологии в ее дешевизне. Для синтеза наноструктур не требуется сложного и дорогостоящего оборудования. Я считаю, что ДНК-наносистемы очень помогут нанотехнологам для построения наноэлектронных систем и биочипов...

Однако - как некоторым из вас, должно быть, известно - мною уже разработан и способ изготовления ДНК-каркасов в принципе, и систем биологической самосборки в частности. Делайте выводы, господа! В ближайшем будущем производство будет фундаментальным образом перестроено - поскольку самоорганизационный принцип едва ли не лучший из тех, которые мы мимикрировали у природных идей. Мы сможем собирать сложные, органоподобные системы фактически с нуля. Мы будем способны исследовать не просто живую клетку и понять все её механизмы - но СТРОИТЬ ансамбли таких клеток, строить нейросети из настоящих нейронов, подключая их к нанокомпьютерам.... но это уже совсем другая история.

Впрочем, и она не заставит себя ждать.

 

[искренне Ваш, Евгений Артифекс]

P.S. *Студенты расходятся по своим делам, группа особо увлечённых окружает лектора и они, в порядке установленной ими очерёдности в коллективе, начинают задавать вопросы, тщательно подготовленные в блокнотах во время выступления*

Комментарии (0)

Прокомментировать запись:

Для комментирования записи необходимо стать зарегистрированным пользователем.

Войдите или зарегистрируйтесь.

Добавить запись

Чтобы написать в текущий раздел, необходимо стать участником сообщества.

cache: no_info (3), no_need (7), miss (3), cached (27)db queries: 7time: 0.994

При отправке данных на сервер произошла ошибка. Проверьте соединение с интернетом и попробуйте перезагрузить страницу.

У Вас не хватает прав на выполнение операции. Данные не были сохранены.