Фото: creep.ru
Американські біохіміки навчилися сплітати нитки ДНК в своєрідні "гармошки", які можна використовувати в якості базових елементів для біологічних комп'ютерів майбутнього, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science.
"Як правило, сучасні обчислювальні системи на базі ДНК знаходяться в розчині не в зібраному вигляді, а у вигляді набору з розрізнених молекул, що зберігають в собі інформацію і вільно плаваючих у розчині. Нам вдалося зробити наступний крок – зв'язати всі нитки ДНК разом і перетворити їх у фізичну машину", – розповідає Юнган Ке (Yonggang Ke) з університету Еморі в Атланті (США).
Сьогодні в більшості дослідів з наномашинами на базі ДНК використовується особливий клас методів їх збирання, які в науковому співтоваристві відомі під збірною назвою "ДНК-орігамі". У цій методиці основою для будь-яких деталей біомашина служить довга одинарна ланцюжок ДНК, яка сплітається в потрібний тривимірний предмет за допомогою коротких "шпильок" з декількох нуклеотидів – цеглинок ДНК.
За останні роки біохіміки сплели десятки різних машин з коротких ланцюжків ДНК, в тому числі щипці, системи доставки ліків у певні клітини організму і навіть примітивних роботів-"трансформерів" і найпростіші комп'ютери. Далі цього розробка ДНК-орігамі не просунулася з кількох причин – складні структури з ниток ДНК збирати дуже складно, і ще складніше ними управляти і змінювати їх структуру.
Ке і його колеги знайшли спосіб вирішити цю проблему, навчившись об'єднувати нитки ДНК в структури, схожі за своєю форму на двери- "гармошки" в автобусах або, як висловлюються самі біохіміки, хутра аккордіон. Кожен сегмент такий ДНК "двері" складається з декількох схрещених ниток, положення яких в просторі залежить від того, як розташовані сусідні блоки.
Завдяки цьому подібні ДНК-орігамі зберігають стабільність і форму навіть в тому випадку, якщо їх приєднати до якоїсь іншої молекули або твердої поверхні, і при цьому вони залишаються рухливими і здатними до стиснення і "розпрямлення".
Відповідно, об'єднавши кілька подібних "гармошок" різної форми і розмірів, можна створювати складні структури, що реагують на зовнішні стимули і працюють за тими ж принципами, що і транзистори у звичайних комп'ютерах. Головним їх відмінністю буде те, що "переносником" інформації тут будуть виступати не електрони, а короткі поодинокі нитки ДНК, що приєднуються до спеціальних ділянок на поверхні орігамі і змушують їх поміняти свою форму.
Крім біокомп'ютерів, ці ж самі "гармошки", як розповідає Ке, можна застосовувати для створення повноцінних наномашин, що складаються з безлічі рухомих частин, взаємодіючих між собою. І те й інше, як сподіваються вчені, допоможуть зробити наномашини більш корисними і практичними, ніж вони є сьогодні.