Tim znanstvenika iz Njemačke i Kine podijelio je rezultate nevjerojatnog eksperimenta. Znanstvenici su stvorili DNK nanobot, koji se sastoji od samo jedne molekule, i lansirali su ga u dvodimenzionalni labirint, dizajniran na principu origami. Takozvani DNK navigator uspio je pronaći izlaz.
Podsjetimo da tehnologija origami DNK omogućuje vam stvaranje različitih struktura od DNA niti. To je moguće zbog činjenice da su duge molekule DNA sastavljene od nukleotida koji tvore parove: adenin s timinom, citozin s gvaninom. Specificirajući redoslijed nukleotida u lancu, možete postići da će se on saviti i učvrstiti na pravim mjestima i pod pravim kutom. Na taj način možete stvoriti beskonačan broj struktura.
U ovom slučaju, tim predvođen Friedrichom Simmelom s Tehničkog sveučilišta u Münchenu i Chunhai Fanom iz Kineske akademije znanosti upotrijebio je tehnologiju DNA origami kako bi stvorio lavirint koji sliči grafici matematičkog stabla. U ovom slučaju, "prolazi" labirinta imaju takozvane DNA spajalice, na koje se druga molekula može vezati. Istovremeno, područja bez takvih "tragova" služe kao "zidovi".
Navedeno je da je rezultirajući labirint strukturno ekvivalentan drvetu ukorijenjenom u deset vrhova (dijagram je prikazan dolje). Sadrži jedan ulaz i jedan izlaz.
Lavirint je strukturno ekvivalentan drvetu ukorijenjenom u deset vrhova. Vertex A označava ulaz. Moguće su rute označene crvenom bojom, ali samo je jedna (s desne strane) tačna. Ilustracija Nature Materials.
Autori rada objašnjavaju da se maleni uređaj koji su stvorili zove DNK šetač. Kreće se lančanim reakcijama hibridizacije DNA (kombinacija pogodnih jednolančanih nukleinskih kiselina u jednu molekulu).
Prema njegovim riječima, takav mehanizam pruža mogućnost okretanja u labirintnim prolazima. Kao rezultat, ako se nekoliko DNK nanobotova pokrene u takvu strukturu, svaki će od njih moći samostalno istražiti jedan od mogućih ruta koji će omogućiti paralelno prvo dubinsko pretraživanje (ovo je jedna od metoda za kretanje grafa).
Promotivni video:
Kako bi pomogli DNK nanobotu da odabere jedini ispravan put iz mnogih opcija, znanstvenici su kemijski modificirali vrh grafa stabla koji predstavlja izlaz.
Kako bi pomogli DNK nanobotu da odabere pravi put iz različitih opcija, znanstvenici su kemijski modificirali izlaz iz lavirinta. Ilustracija Nature Materials.
Tijekom eksperimenata, stručnjaci su promatrali kretanja DNK navigatora koristeći skenirajući mikroskop atomske sile i mikroskop vrlo visoke rezolucije. Prva metoda omogućuje praćenje popločenih ruta i područja koja DNK šetač još nije posjetio. Druga metoda omogućuje fluorescentnu vizualizaciju rute s nanoskalnom rezolucijom.
Istraživači su uvjereni da će ovakav razvoj pomoći povećati mogućnosti na području nanotehnologije, biomolekularne samo-montaže i umjetne inteligencije. Takvi DNK navigatori mogu se koristiti za pohranu i prijenos informacija, kao i u medicini, za dijagnozu i liječenje različitih bolesti, uključujući onkologiju.
Ovaj je rad detaljnije opisan u članku objavljenom u časopisu Nature Materials.
Yulia Vorobyova