Ученые собрали из ДНК кран с электрическим приводом

Из ДНК можно сделать много разных вещей: ученые уже научились сворачивать ее в форме пончика, делать из двойной спирали фигурки медведей и даже копию »Моны Лизы» – и все это размером меньше 100 нанометров. На этот раз химики из Германии сделали из ДНК управляемый блок – длинную стрелу, прикрепленную к поверхности и способную описывать почти полный круг в плоскости, параллельной плоскости поверхности.

Движением короткого прямого фрагмента ДНК управляет микроконтроллер – система электродов, генерирующая электрическое поле. Управление механизмом из ДНК электричеством – принципиально новое решение; раньше для этого использовались химические источники энергии и регуляторы. Оказалось, что электропривод работает в сотни тысяч раз быстрее.

Молекула ДНК – это полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. В двойной спирали, в виде которой обычно существует ДНК, части нуклеотидов – азотистые основания параллельных цепочек, связанные друг с другом попарно, а в одной цепочке связаны между собой сахар – дезоксирибоза и остатки фосфорной кислоты. Электроны в молекуле ДНК распределены неравномерно; это позволило ученым собрать наноразмерную устрановку, в которой закрепленный на подвижном основании рукав из молекулы ДНК (в качестве крепежа выступили две одноцепочечные молекулы ДНК) вращался по часовой стрелке и против в зависимости от конфигурации внешнего электрического поля.

С помощью такого контроллера можно не только приводить в движение сам рукав из ДНК, но и перемещать небольшие молекулы и наночастицы. Правда, для этого потребуется увеличить длину инструмента с 25 до 400 нанометров. По расчетам авторов работы, на перемещение «груза» на несколько нанометров такому инструменту потребуется несколько миллисекунд. Разместив на одной платформе много таких рукавов, можно будет создать молекулярную вычислительную машину или более простой молекулярный механизм для работы с наноразмерными объектами.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.