Ферменти заточили в камери з ДНК
Вчені з Університету штату Арізона побудували нанорозмірні камери з ДНК, всередину яких вони помістили ферменти. Експерименти показали, що активність ферментів при цьому збільшилася у 8 разів. Стаття з результатами роботи були опубліковані в.
Дослідники вирішили відтворити ефект, який проявляється при знаходженні ферментів в таких відносно ізольованих частинах клітини, як мітохондрії, пероксисоми або ядро. Для цього ферменти поміщали в нанорозмірні камери, зібрані з ДНК.
Камери будувалися в буферному розчині з вірусної ДНК. Дизайн камер був розроблений за допомогою програми caDNAno. Спочатку вчені зібрали дві окремі половинки камери, в кожній з яких містився один з двох різних ферментів. Потім половини камери з'єднувалися разом за допомогою коротких ниток ДНК. Через нанопори в камеру могли вільно проникати невеликі молекули, наприклад, що беруть участь у ферментативній реакції субстрати.
В якості ферментів для експериментів були обрані глюкозооксидаза і пероксидаха хріна, які каталізують каскад реакцій, від окислення глюкози і утворення пероксиду водню до окислення ABTS - хімічної сполуки, яка застосовується для визначення швидкості ферментативної реакцій на основі спостереження за зміною забарвлення.
Результати експериментів показали, що активність реакції всередині нанокамер була у 8 разів вищою, ніж у контрольних ферментів, які не були ізольовані. Вчені пояснили такий ефект тим, що всередині ДНК-камер через високу щільність фосфатних груп утворювалося велике число впорядкованих водневих зв'язків. Саме вони і збільшували стабільність молекул ферментів. Дослідники перевірили це припущення, додавши розчин хлориду натрію, що розриває водневі зв'язки, що зменшило активність ферментів. Крім того, нанокамери продемонстрував свою ефективність у захисті ферментів від руйнування трипсином.
Нанокамери з ДНК можуть служити як молекулярний інструмент для зміни активності ферментів і застосовуватися в області розумних матеріалів і біотехнологій. У майбутньому, впевнені вчені, буде можливо створювати програмовані нанокамери з молекул ДНК для створення терапевтичних наноустроїв, що регулюють функції каталітичних білків.
Нанотехнології на основі ДНК - область досліджень, в якій займаються створенням штучних структур з нуклеїнових кислот для технологічного та інженерного використання, не пов'язаного з кодуванням інформації.