Из ДНК собрали наноразмерный вращающийся ротор

Из ДНК собрали наноразмерный вращающийся ротор

Немецкие биохимики создали пассивно вращающийся ротор из самособирающихся фрагментов ДНК. В будущем такой механизм может стать деталью сложных и функциональных наномашин. Рассказ о работе публикует журнал Science Advances.

Современные технологии синтеза молекул ДНК и манипуляции ими – область, которую иногда называют «ДНК–оригами» – позволяет ученым делать первые шаги по конструированию молекулярных «машин». Физики Мюнхенского технического университета собрали и продемонстрировали в действии один из компонентов таких систем – «наноротор». Устройство вдохновлено строением белковых роторов живых клеток – бактериального жгутика и АТФ-синтетазы, которые также вращаются во время работы.

Вращающееся тело – собственно, ротор – этого механизма состоит из 54 двойных спиралей ДНК длиной 94 нуклеотидных основания (около 32 нм), уложенных в полую шестигранную структуру. Статор, внутри которого происходит вращение, представляет собой полую структуру большего диаметра (22 нм), состоящую из 62 спиралей длиной 115 нуклеотидов.

Отдельные спирали ДНК на внутренней поверхности статора и на внешней поверхности ротора заканчиваются одноцепочечными «липкими концами». Они несут комплементарные друг другу основания (15 нуклеотидов) и легко сцепляются друг с другом, фиксируя положение ротора после каждого шага вращения. Из неподвижного цилиндра ротор выходит изогнутым коленчатым рычагом, по его бокам к торцу цилиндра присоединена пара двойных шестигранных цилиндров длиной около 38 нанометров. Они служат своего рода «защелками», блокирующими ротор внутри цилиндра при самосборке.

Успешность сборки своего механизма авторы подтвердили с помощью туннельной электронной микроскопии. В отличие от белковой АТФазы, этот ротор оказался способен к устойчивому пассивному вращению под действием броуновских сил, при этом отклонение его оси по вертикали не превысило 7°, по горизонтали – 14°.

«Биологические макромолекулярные машины могут выполнять сложнейшие задачи, включая транспорт и катализ, – пишут авторы. – Сегодня трудно представить, что человечество когда–нибудь получит синтетические наномашины, способные демонстрировать такую функциональность». Это трудно, но уже не невозможно – и появление «наноротора» из ДНК делает такую перспективу чуть ближе к реальности.

Роман Фишман

N+1

Похожие новости:
В Москве открылась Весенняя школа квантовых технологий
В Москве открылась третья Весенняя школа по квантовым технологиям, совместно организованная Сколковским институтом науки и технологий и Российским квантовым центром. Об этом говорится в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру». Лекции по квантовой фотонике, оптомеханике и работе с ультрахолодными атомами прочитают одиннадцать ..
2014-03-17 1189 0 Технология
0
Электронные устройства уменьшат до размеров атома
В попытке помочь уменьшить размер электронных устройств до атомных размеров, исследователи из Корнельского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории показали, как преобразовать определенный оксид переходного металла из металла в диэлектрик за счет уменьшения его размеров до толщины менее одного нанометра. В работе, ..
2014-04-21 1438 0 Технология
0
Ученые нашли дешевый способ создания полупроводников
Сотрудники факультета металлургии университета Юты использовали старую микроволновую печь, для того чтобы быстро создать нанокристаллический полупроводник, используя дешевые и малотоксичные материалы.Они надеются, что этот способ в дальнейшем будет применяться для создания более эффективных фотогальванических солнечных батарей ..
2013-05-6 1756 0 Технология
1
Собрана эффективная солнечно-водородная энергетическая система
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) из доступных в свободной продаже компонентов собрали солнечно-водородную энергетическую систему. Их работа опубликована в Journal of Electrochemical Society, а краткое изложение приводится в сообщении швейцарской школы. По данным исследователей, в их системе эффективность преобразования ..
2016-08-28 11367 0 Технология
0
Биотопливо из морских водорослей - технология будущего
Ученые из института биоинформатики Вирджинии собрали проект генома последовательности морских водорослей, чтобы помочь ученым США в проекте обнаружения наиболее эффективных видов. Результаты опубликованы в издании Nature Communications.Потребность развития альтернативных возобновимых источников топлива уже достаточно давно признается ..
2012-04-4 2211 0 Технология
0
Студенты собрали компактный 3D-принтер
Как-то быстро забываются времена, когда 3D-принтеры стоили, как небольшой космический корабль. При этом такие принтеры были не особо функциональными, да и их работа оставляла желать лучшего. Сейчас же и качество работы принтеров такого класса на высоте, и цена их не так велика. На Хабре ..
2012-08-4 2138 0 Технология
0
Физики собрали новый «графен» из атомов металлов
Ученые создали материал из оксидов переходных металлов, структура которого напоминает графен. Расположение молекул в виде сотовых ячеек придало материалу необычные физические свойства. Результаты работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.Сверхрешетка была построена ..
2016-02-04 1699 0 Технология
-1
Квантовые точки стали основой защищенной связи
Немецкие физики собрали квантовый канал связи, передающий сообщения при помощи одиночных фотонов. Работа опубликована в журнале New Journal of Physics краткое содержание статьи приводит BBC News. Квантовыми точками называют микроскопические частицы проводников (обычно - благородных металлов), которые из-за своих размеров ..
2012-08-6 1589 0 Технология
0
Хирургический инструмент научили отличать раковые клетки
Ученые из Венгрии и Великобритании создали электроскальпель, которые умеет анализировать характер разрезаемой ткани. Масс-спектрометрическое исследование в режиме реального времени позволяет врачу определять, где заканчиваются раковые клетки и начинается здоровая ткань. Это позволяет более точно удалять опухоли. ..
2013-07-18 1144 0 Технология
0
Физики собрали квантовый канал связи рекордной длины
Физики впервые создали универсальный канал для работы квантового компьютера. Статья ученых появилась в Scientific American и Nature, а ее краткое изложение приводит Nature News. Новое исследование носило сугубо прикладной характер. Ученые построили канал связи, который связал ..
2012-04-13 1732 0 Технология
0
Осязание роботов превзошло человеческое
Ученые разработали метод осязания, позволяющий роботам различать сходные по текстуре поверхности лучше, чем это делают люди. Работа опубликована в журнале Frontiers in Neurorobotics, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Южной калифорнии.Исследователи собрали тестового робота из коммерчески ..
2012-06-20 1558 0 Технология
0
Потребность в антибиотиках при простуде определят по анализу крови
Американские исследователи разработали методику, которая позволяет различить вирусные и бактериальные острые респираторные инфекции (ОРИ) по анализу крови, а значит, четко определить, в каких случаях необходимо назначение антибиотиков. Отчет об их работе опубликован в журнале Science Translational Medicine.Сотрудники Университета Дьюка в Дареме собрали ..
2016-01-21 1292 0 Технология
0
Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках
Новый элемент схемы можно скомкать как листик бумаги – он не потеряет свои электрические свойства. Транзистор будет работать, даже если всю схему скомкать в руках до состояния шарика. Приятный бонус: вся схема абсолютно прозрачная. Самый гибкий в мире транзистор ..
2012-03-6 1659 0 Технология
0
Новая швейцарская микросхема легко оборачивается вокруг волоса
Исследователи из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich) создали прозрачную гибкую электронную схему, которая настолько мала, что может уместиться на поверхность контактной линзы или её можно обернуть вокруг человеческого волоса. Команда разработчиков во главе с доктором ..
2014-01-10 1400 0 Технология
0
Проблемы с памятью будут лечиться с помощью имплантатов в мозгу
Когда ваш мозг получает информацию извне, он превращает ее в память через комплексные электрические сигналы, проходящие через несколько областей гиппокампа – «жесткого диска» головного мозга. В каждой области сигнал повторно кодируется, пока не достигнет конечной области ..
2015-10-04 1296 0 Технология
0