Forskere skaber syntetiske nanoporer lavet af DNA

I 2015 den første kommercielle nanopore DNA-sekventeringsenhed blev introduceret af Oxford Nanopore Technologies. Baseret på et syntetisk konstrueret transmembranprotein, nanopore-sekventering tillader lange DNA-strenge at blive kanaliseret gennem porens centrale lumen, hvor ændringer i ionstrømmen fungerer som en sensor for de individuelle baser i DNA'et. Denne teknik var en vigtig milepæl for DNA-sekventering, og opnåelsen blev kun muliggjort efter årtiers forskning.

Siden da, forskere har forsøgt at udvide dette princip og bygge større porer for at rumme proteiner til sanseformål, men en stor udfordring har været den begrænsede forståelse af kunstigt proteindesign. Som et alternativ, en ny teknik baseret på kunstig foldning af DNA til komplekse strukturer, den såkaldte 3-D-origami teknik, første gang rapporteret af AU-gruppen i 2009, er opstået. Sammenlignet med proteiner, DNA-origami har vist sig at have et hidtil uset designrum til at konstruere nanostrukturer, der efterligner og udvider naturligt forekommende komplekser.

I en ny artikel, udgivet i Naturkommunikation , forskerne rapporterer nu om skabelsen af ​​en stor syntetisk nanopore lavet af DNA. Denne nanopore struktur er i stand til at translokere store protein-størrelse makromolekyler mellem rum adskilt af et lipid dobbeltlag. Ud over, et funktionelt gating-system blev introduceret inde i poren for at muliggøre biosensing af meget få molekyler i opløsning.

Med brug af kraftige optiske mikroskoper, forskerne kunne følge molekylernes strøm gennem individuelle nanoporer. Ved at indføre en kontrollerbar prop i poren, det var desuden muligt at størrelseselektivt kontrollere strømmen af ​​proteinstørrelsesmolekyler og demonstrere mærkefri, realtid, bio-sensing af et triggermolekyle.

Til sidst var poren udstyret med et sæt kontrollerbare klapper, tillader målrettet indsættelse i membraner, der viser særlige signalmolekyler. I fremtiden, denne mekanisme vil potentielt muliggøre indsættelse af sensoren specifikt i syge celler og kan muliggøre diagnose på enkeltcelleniveau.