Разработан новый нанодвигатель на основе ДНК

Международная группа ученых разработала новый тип нанодвигателя из ДНК, который приводится в движение умным механизмом на основе РНК-полимеразы и совершает пульсирующие движения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Специалисты использовали инструмент компьютерного моделирования oxDNA, чтобы спроектировать нанодвигатель с листовой рессорой. Структура состоит из почти 14 тысяч нуклеотидов, которые образуют основные ДНК-компоненты, и по форме напоминает кистевой эспандер: две ручки, образующие V-образную конструкцию, соединены пружиной.

Размер нанодвигателя составляет 70 на 70 на 12 нанометров. Она приводится в движение благодаря химической энергии нуклеозидтрифосфатов, имеющих три фосфатные группы. Специальный фермент, называемый РНК-полимеразой, был прикреплен к одной из ручек двигателя, а в непосредственной близости нее была натянута цепь ДНК между двумя ручками.

Полимераза захватывает цепь ДНК, чтобы транскрибировать ее, то есть использовать в качестве шаблона для синтеза РНК-молекул (транскриптов). Нетранскрибируемый участок становится меньше, что притягивает одну ручку к другой. Когда РНК-полимераза достигает особой последовательности, называемой терминальной, то фермент отпускает ДНК, и структура принимает изначальное положение, после чего цикл повторяется.

Ученые также планируют создать такой тип сцепления, который позволит использовать мощность двигателя только в определенное время. В долгосрочной перспективе двигатель может стать сердцем сложной наномашины.