DNA origami til opskalering af molekylære motorer

Forskere har med succes brugt DNA-origami til at lave glatte muskulelignende sammentrækninger i store netværk af molekylære motoriske systemer, en opdagelse, der kan anvendes inden for molekylær robotik.

"Vi demonstrerede med succes programmeret selvsamling af et biomolekylært motorsystem, "skriver forskerne fra Japan og Tyskland, der gennemførte undersøgelsen.

Det biomolekylære motorsystem, bestående af fibrøse mikrotubuli og motorproteinkinesiner, spiller en væsentlig rolle i cellulære transportsystemer. Forskere mener, at de kan bruge motorerne i molekylær robotik, men det er stadig svært at samle et større system fra de små molekyler.

I den aktuelle undersøgelse offentliggjort i Nano bogstaver , forskergruppen, herunder Akira Kakugo fra Hokkaido University, Akinori Kuzuya fra Kansai University, og Akihiko Konagaya fra Tokyo Institute of Technology udviklede et system, der kombinerede DNA origami og mikrotubuli. DNA -origamien blev dannet af seks DNA -spiraler bundtet sammen. Blanding af de to komponenter fik mikrotubuli til at samle sig selv omkring DNA-origami, der dannede stjerneformede strukturer. Denne selvsamling blev muliggjort ved binding af komplementære DNA-tråde, der var knyttet til hver komponent.

Holdet designede derefter en "kinesin linker", som er lavet af fire kinesin motorproteiner, der udstråler fra et centralt kerneprotein. Disse kinesin -linkere sluttede mikrotubuli sammen, får flere stjernelignende forsamlinger til at forbinde, danner et meget større hierarkisk netværk.

Når adenosintrifosfat (ATP), et molekyle, der lagrer og bærer energi, blev tilføjet til systemet, kinesin -linkerne flyttede, forårsager, at det mikrotubulære netværk dynamisk trækker sig sammen i løbet af få minutter. Dette lignede sammentrækning af glatte muskler ifølge forskerne.

Denne dynamiske sammentrækning skete kun, når DNA -origami var til stede, hvilket tyder på betydningen af ​​den hierarkiske samling inden for det mikrotubulære netværk. "Yderligere undersøgelser kan føre til brug af DNA til kontrolleret, programmerbar selvmontering og sammentrækning af biomolekylære motorer. Sådanne motorer kan finde anvendelser inden for molekylær robotik og udvikling af mikroventiler til mikrofluidiske enheder, ”siger Akira Kakugo.