Forskere sender DNA på sekventiel byggemission

Et hold videnskabsmænd har udviklet en metode til at skabe strukturer, hvis byggesten er en milliontedel af en meter store ved at kode DNA med monteringsvejledninger.

Arbejdet, beskrevet i journalen Naturkommunikation , manipulerer sekventeringen af ​​DNA for at tilbyde en indviklet og innovativ tilgang til at syntetisere materialer på det mest fundamentale niveau.

"Sekventiel programmerbarhed er en kraftfuld tilføjelse til værktøjskassen til selvsamling, der vil være nyttig til at skabe de mindste materialer, " forklarer Yin Zhang, papirets hovedforfatter og kandidatstuderende ved New York Universitys Center for Soft Matter Research. "Det bringer nogle af fordelene ved den biologiske brug af kontrolleret sekventiel samling ved hjælp af molekyler, nukleinsyrer, og proteiner til en ny designskala."

NYU fysikprofessorer Paul Chaikin og Jasna Brujic samt Nadrian Seeman, en NYU professor i kemi, var med til at lede forskningen.

Både naturlige og menneskeskabte strukturer er bygget sekventielt - fra celler til skyskrabere. Ligesom russiske rededukker, montagen foregår indvendigt, inden det påbegyndes udvendigt.

Imidlertid, ved fremstilling af materialer i mikrometerskala, eller omkring en hundrededel af bredden af ​​et hårstrå, videnskabsmænd står over for udfordringer, som ingeniører og producenter ikke kender.

Mens mange metoder er blevet anvendt til at manipulere sådanne små partikler, disse fremgangsmåder har alle bemærkelsesværdige mangler ved montering af strukturer.

NYU-teamet forsøgte at overvinde disse forhindringer med en ny tilgang:indkode monteringsinstruktionerne i byggeklodserne og lad disse byggeklodser selvorganisere sig i en foreskrevet struktur i en forudbestemt rækkefølge.

For at gøre det, den udsatte forskellige DNA-strenge, hver belagt på en dråbe olie i vand, hvor de så "talte" med hinanden gennem DNA-medierede interaktioner. Specifikt, forskerne placerede fire "smag" af dråber - mærket B, C, D, og E - i vand. De tilføjede derefter en "initiator"-dråbe, EN, som startede sekventeringsprocessen. Her, DNA -strengen på A starter en kæde af hændelser, hvor den fortrænger en af ​​de parrede tråde på B, hvis frigivne streng bevæger sig for at aktivere C, den næste dråbe i sekvensen, og så videre. Processen resulterer i en dråbekæde, ABCDE.