گروهی از دانشمندان آمریکایی برای اولین بار از یک DNA راه‌پیما برای سنتز یک مولکول آلی در چند مرحله و بدون دخالت انسان استفاده کرده‌اند.
استفاده از DNA در سنتز آلی
دانشمندان آمریکایی برای اولین بار از یک
DNA راه‌پیما برای سنتز یک مولکول آلی در چند مرحله و بدون دخالت انسان
استفاده کرده‌اند.
این DNA متحرک که توسط دیوید لیو و یو هه از دانشگاه هاروارد در کمبریج
ساخته شده است، بالاترین بهره سنتز سه‌مرحله‌ای مولکول‌های کوچک با استفاده
از DNA را نیز به دست آورده است. لیو می‌گوید: «با استفاده از ویژگی‌های
منحصر به فرد این مولکول متحرک، می‌توانیم سنتز آلی را در مسیری هدایت
نماییم که بسیار پیچیده‌تر از مسیر قابل دسترس با استفاده از روش ساده “جفت‌باز
واتسون کریک” است».
این دانشمندان اساس کار راه‌پیمای خود را بر طرحی قرار دادند که اولین بار
توسط چنگدو مائو از دانشگاه پوردو ارائه شده است. این کار با یک DNA تک‌رشته‌ای
که حاوی یک «مسیر» است، آغاز می‌شود. راه‌پیمای مذکور و سه «ایستگاه» ساخته
شده از توالی‌های خاص DNA، با استفاده از جفت‌شدن ساده بازهای DNA در طول
این مسیر نصب می‌شوند.
لیو می‌گوید: «راه‌پیما به صورت به‌صورت یک‌طرفه در طول این مسیر حرکت می‌کند.
ما واکنشگرهای شیمیایی را به این راه‌پیما و ایستگاه‌های قرار گرفته در
مسیر متصل کردیم. با حرکت راه‌پیما از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر، واکنش‌های
شیمیایی خاصی به‌صورت تناوبی اتفاق می‌افتند».
بدین ترتیب این گروه پژوهشی توانستند با
افزودن تناوبی دو اسید آمینه غیرطبیعی و یک مولکول اسید کربوکسیلیک به گروه
آمینوی اولیه روی راه‌پیما، سه واکنش متوالی آسیله شدن را انجام دهند.
واکنش‌های چندمرحله‌ای معمول ممکن است نیاز به چند ظرف واکنش داشته باشند،
اما با استفاده از این DNA راه‌پیما تمام مراحل سنتز در یک ظرف انجام می
شود. بهره کلی واکنش سنتز ۴۵ درصد بوده و ۱۰ تا ۲۵ درصد نیز محصولات جانبی
به دست می‌آید که حاصل انجام نشدن واکنش در یکی از مراحل سه‌گانه است.
بنابر گفته لیو مولکولی که با استفاده از این روش سنتز شد، مولکول خاصی
نبود. او توضیح می‌دهد: «هدف ما سنتز یک مولکول خاص نبود، بلکه نشان دادن
کارایی یک راهکار جدید برای سنتز چندمرحله‌ای آلی بود که در آن واکنش‌های
مورد نظر به‌صورت متوالی و اتوماتیک و در یک محلول صورت می‌گیرند». او
همچنین تأکید می‌کند که هدف آنها استفاده از این راهکار برای سنتز مقادیر
انبوه از مواد شیمیایی خاص نبوده است. «شاید این نوع از فناوری برای
غربالگری و انتخاب ترکیبات آلی خاص که دارای ویژگی‌های زیستی جالب هستند،
مفید باشد».
مائو سازگاری این فناوری را «بسیار مهم» و «یک گام بزرگ به سمت استفاده از
راه‌پیماهای DNA» توصیف می‌کند. او می‌افزاید که این راهکار محدوده کاربرد
ابزارهای مبتنی بر DNA را توسعه داده و موجب توسعه بیشتر واکنش‌های شیمیایی
هدایت شده با DNA می‌گردد. وی توضیح می‌دهد: «دست یافتن به واکنش‌های
شیمیایی متوالی برنامه‌ریزی‌شده بدون دخالت انسان یک پیشرفت بزرگ محسوب می‌شود».
