تبدیل رشته‌های DNA به ساختارهای سه‌بعدی کاربردی

محققان با ایجاد نوعی ساختار بتا DNA موفق شدند راهبردی به‌منظور تولید ساختارهای جدید مهندسی‌شده برای استفاده در حوزه‌های مختلف ارائه کنند.

تیمی از دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه شانگهای جیائو تانگ، به سرپرستی هائو یان به‌تازگی اعلام کردند که نوعی ساختار متا DNA را که در حوزه‌های اپتوالکترونیک (از جمله ذخیره‌سازی و رمزگذاری اطلاعات) و همچنین زیست‌شناسی مصنوعی کاربرد دارند را تولید کردند.

نتایج این پروژه در نشریه Nature Chemistry به چاپ رسیده است. در این مقاله محققان نشان دادند که چگونه می‌توان از خودآرایی متا DNA برای تولید ساختارهایی با کاربردهای متنوع استفاده کرد. این مفهوم می‌تواند تغییرات شگرفی در نانوفناوری DNA ساختاری ایجاد کند.

ماهیت قابل پیش‌بینی جفت‌سازی پایه واتسون-کریک و ویژگی‌های ساختاری DNA باعث شده‌است که DNA به‌عنوان یک بلوک‌سازنده همه‌کاره برای مهندسی ساختارها و ادوات پیچیده ‌نانو استفاده شود.

یان می‌گوید: «یک نقطه عطف در فناوری DNA، مطمئنا ابداع اوریگامی بود، جایی که یک رشته DNA منفرد با کمک صدها رشته اصلی DNA به شکل‌های مشخص درمی‌آید. با این وجود، مونتاژ و خودآرایی DNA به‌منظور معماری ساختارهایی با ابعاد میکرون تا میلی‌متر کاری چالش‌برانگیز بوده است که تا همین اواخر استفاده از DNA اوریگامی را محدود می‌کرد.»

وی می‌افزاید: «در این پروژه جدید، ما یک راهبرد متنوع برای متا DNA ارائه کردیم که به انواع مختلف ساختارهای DNA زیرمیکرومتر اجازه می‌دهد تا خودآرایی کرده و شبیه به ساختارهای کوتاه DNA تغییر ساختار دهد.»

این گروه نشان داد که نانوساختار اوریگامی حاوی ۶ مارپیچ DNA در مقیاس زیرمیکرون می‌تواند به‌عنوان یک آنالوگ بزرگ DNA تک‌رشته‌ استفاده شده و دو متا DNA حاوی جفت بازهای متای مکمل را ایجاد کند.

آن‌ها با استفاده از بلوک‌های سازنده متا DNA مجموعه‌ای از معماری‌های DNA در مقیاس میکرون را تولید و ساختارهای شبکه‌ای دو و سه بعدی ایجاد کردند. آن‌ها همچنین یک واکنش سلسله مراتبی تغییر مکان رشته DNA را برای انتقال ویژگی‌های دینامیک DNA به متاDNA را به اثبات رساندند.