Vedci postavili najmenšiu anténu na svete a je vyrobená z DNA

Vedci vytvorili najmenšiu anténu, akú kedy postavili – len päť nanometrov na dĺžku. Na rozdiel od svojich oveľa väčších náprotivkov, ktorých všetci poznáme, táto drobná vec nie je postavená na vysielanie rádiových vĺn, ale na vykúzlenie tajomstiev neustále sa meniaceho proteínu.

vyrobené z nanoantény DNA, molekuly nesúce genetické inštrukcie, ktoré sú asi 20 000-krát menšie ako ľudský vlas. Je tiež fluorescenčný, čo znamená, že na zaznamenávanie a hlásenie informácií využíva svetelné signály.

A tieto svetelné signály možno použiť na štúdium pohybu a transformácie proteínov v reálnom čase.

Súčasťou inovácie tejto konkrétnej antény je spôsob, akým sa jej prijímacia časť používa na snímanie molekulárneho povrchu proteínu, ktorý študuje. To má za následok odlišný signál, keď proteín plní svoju biologickú funkciu.

„Rovnako ako obojsmerné rádio, ktoré dokáže prijímať a vysielať rádiové vlny, fluorescenčné nanoantény prijímajú svetlo v jednej farbe alebo vlnovej dĺžke a vnímajú ho na základe pohybu proteínu, potom premieňajú svetlo na inú farbu. prenáša, čo vieme rozpoznať,“ Hovorí chemik Alexis Welli-Bellislay, z Université de Montréal (UdeM) v Kanade.

Úlohou antén je konkrétne merať štrukturálne zmeny v proteínoch v priebehu času. Proteíny sú veľké, komplexné molekuly, ktoré plnia všetky druhy základných funkcií v tele, od podpory imunitného systému až po reguláciu funkcie orgánov.

Avšak, keď sa proteíny ponáhľajú robiť svoju prácu, prechádzajú neustálymi zmenami v štruktúre a prechádzajú zo stavu do stavu vo vysoko komplexnom procese, hovoria vedci. dynamika bielkovín, A v skutočnosti nemáme dobré nástroje na sledovanie tejto dynamiky proteínov v akcii.

„Experimentálne štúdium proteínových prechodných stavov zostáva hlavnou výzvou, pretože techniky s vysokým štrukturálnym rozlíšením, vrátane nukleárnej magnetickej rezonancie a röntgenovej kryštalografie, často nemožno priamo použiť na štúdium krátkodobých proteínových stavov,“ uviedol tím. vysvetľuje vo svojom príspevku,

Najnovšia technológia syntézy DNA – takmer 40 rokov vo vývoji – bola schopná produkovať nanoštruktúry na mieru rôznych dĺžok a ťažnosti, optimalizované tak, aby plnili svoje základné funkcie.

Výhodou tejto super-malej DNA antény v porovnaní s inými analytickými technikami je, že je schopná zachytiť proteínové stavy s veľmi krátkou životnosťou. Vedci tvrdia, že to znamená, že tu existuje veľa potenciálnych aplikácií v biochémii a nanotechnológii vo všeobecnosti.

„Napríklad sme boli schopní sledovať funkciu enzýmu alkalickej fosfatázy v reálnom čase a prvýkrát s rôznymi biologickými molekulami a liekmi,“ Hovorí chemik Scott Aaron, z UdeM. „Tento enzým sa podieľa na mnohých chorobách, vrátane rôznych druhov rakoviny a črevných zápalov.“

Pri skúmaní „univerzálnosti“ ich dizajnu tím úspešne otestoval svoje antény s tromi rôznymi modelovými proteínmi – streptavidínom, alkalickou fosfatázou a proteínom G – ale s ďalšími novými anténami je potenciálne oveľa viac. Jednou z jeho výhod je jeho všestrannosť. . ,

„Nanoantény možno použiť na monitorovanie rôznych biomolekulárnych mechanizmov v reálnom čase, vrátane malých a veľkých konformačných zmien – v princípe každá udalosť, ktorá môže ovplyvniť fluorescenčnú emisiu farbiva,“ tím napíšte si do papiera,

DNA sa stáva čoraz populárnejšou ako stavebný kameň, ktorý môžeme v tejto štúdii syntetizovať a manipulovať, aby sme vytvorili nanoštruktúry podobné anténe. Programovanie chémie DNA je relatívne jednoduché a po naprogramovaní sa ľahko používa.

Výskumníci sa teraz snažia vytvoriť komerčný startup, aby technológiu nanoantén mohli prakticky zabaliť a použiť iní, či už ide o farmaceutické organizácie alebo iné výskumné tímy.

„Možno nás najviac teší poznanie, že mnohé laboratóriá na celom svete, vybavené konvenčným spektrofluorometrom, môžu tieto nanoantény jednoducho použiť na štúdium svojich obľúbených proteínov, ako je identifikácia nových liekov alebo vývoj novej nanotechnológie.“ Hovorí Wellie-Belisley,

výskum bol publikovaný v spôsob prírody,