Биохимики сделали большой шаг к созданию ДНК-компьютеров
Американские биохимики научились сплетать нити ДНК в своеобразные "гармошки", которые можно использовать в качестве базовых элементов для биологических компьютеров будущего, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
"Как правило, современные вычислительные системы на базе ДНК находятся в растворе не в собранном виде, а в виде набора из разрозненных молекул, хранящих в себе информацию и свободно плавающих в растворе. Нам удалось сделать следующий шаг - связать все нити ДНК вместе и превратить их в физическую машину", - рассказывает Юнган Кэ (Yonggang Ke) из университета Эмори в Атланте (США).
Сегодня в большинстве опытов с наномашинами на базе ДНК используется особый класс методов их сборки, которые в научном сообществе известны под собирательным названием "ДНК-оригами". В этой методике основой для любых деталей биомашин служит длинная одинарная цепочка ДНК, которая сплетается в нужный трехмерный предмет при помощи коротких "шпилек" из нескольких нуклеотидов - кирпичиков ДНК.
За последние годы биохимики сплели десятки различных машин из коротких цепочек ДНК, в том числе щипцы, системы доставки лекарств в определенные клетки организма и даже примитивных роботов-"трансформеров" и простейшие компьютеры. Дальше этого разработка ДНК-оригами не продвинулась по нескольким причинам - сложные структуры из нитей ДНК собирать очень сложно, и еще сложнее ими управлять и менять их структуру.
Кэ и его коллеги нашли способ решить эту проблему, научившись объединять нити ДНК в структуры, похожие по своей форму на двери-"гармошки" в автобусах или, как выражаются сами биохимики, меха аккордиона. Каждый сегмент такой ДНК-"двери" состоит из нескольких скрещенных нитей, положение которых в пространстве зависит от того, как расположены соседние блоки.
Благодаря этому подобные ДНК-оригами сохраняют стабильность и форму даже в том случае, если их присоединить к какой-то другой молекуле или твердой поверхности, и при этом они остаются подвижными и способными к сжатию и "распрямлению".
Соответственно, объединив несколько подобных "гармошек" разной формы и размеров, можно создавать сложные структуры, реагирующие на внешние стимулы и работающие по тем же принципам, что и транзисторы в обычных компьютерах. Главным их отличием будет то, что "переносчиком" информации здесь будут выступать не электроны, а короткие одиночные нити ДНК, присоединяющиеся к специальным участкам на поверхности оригами и заставляющие их поменять свою форму.
Помимо биокомпьютеров, эти же самые "гармошки", как рассказывает Кэ, можно применять для создания полноценных наномашин, состоящих из множества движущихся частей, взаимодействующих между собой. И то и другое, как надеются ученые, помогут сделать наномашины более полезными и практичными, чем они являются сегодня.
