З ДНК зібрали нанорозмірний обертовий ротор

Німецькі біохіміки створили пасивно обертовий ротор із найбільш особливих фрагментів ДНК. У майбутньому такий механізм може стати деталлю складних і функціональних наномашин. Розповідь про роботу публікує журнал .Сучасні технології синтезу молекул ДНК і маніпуляції ними - область, яку іноді називають «ДНК-орігамі» - дозволяє вченим робити перші кроки з конструювання молекулярних «машин». Фізики Мюнхенського технічного університету зібрали і продемонстрували в дії один з компонентів таких систем - «наноротор». Пристрій натхненний будовою білкових роторів живих клітин - бактеріального джгутика і АТФ-синтетази, які також обертаються під час роботи. Обертове тіло - власне, ротор - цього механізму складається з 54 подвійних спіралей ДНК довжиною 94 нуклеотидних основи (близько 32 нм), укладених в півю шестиграну структуру. Статор, всередині якого відбувається обертання, являє собою напівю структуру більшого діаметру (22 нм), що складається з 62 спіралей довжиною 115 нуклеотидів.

Окремі спіралі ДНК на внутрішній поверхні статора і на зовнішній поверхні ротора закінчуються одноланцюжковими «липкими кінцями». Вони несуть комплементарні один одному підстави (15 нуклеотидів) і легко зчепляються один з одним, фіксуючи положення ротора після кожного кроку обертання. З нерухомого циліндра ротор виходить вигнутим колінчастим важелем, з його боків до торця циліндра приєднана пара подвійних шестигранних циліндрів довжиною близько 38 нанометрів. Вони служать свого роду «кіпелками», що блокують ротор всередині циліндра при самозбірці. Успішність складання свого механізму автори підтвердили за допомогою тунельної електронної мікроскопії. На відміну від білкової АТФази, цей ротор виявився здатним до стійкого пасивного обертання під дією броунівських сил, при цьому відхилення його осі по вертикалі не перевищило 7 °, по горизонталі - 14 ° ".Біологічні макромолекулярні машини можуть виконувати складні завдання, включаючи транспорт і каталіз, - пишуть автори. - Сьогодні важко уявити, що людство коли-небудь отримає синтетичні наномашини, здатні демонструвати таку функціональність ". Це важко, але вже не неможливо - і поява «наноротора» з ДНК робить таку перспективу трохи ближчою до реальності.