Движение ДНК (красно-зеленая) с грузом (желтый) по углеродной нанотрубке с молекулами РНК (синяя).
Изображение: Tae-Gon Cha et al., Nature Nanotechnology, 2013
Ученые из американского Университета Пердью создали систему микроскопического транспорта, основанную на ДНК-двигателях, передвигающихся вдоль рельс из углеродных нанотрубок. Описание системы опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
В роли «паровоза» в системе выступали дезоксирибозимы, то есть молекулы ДНК, обладающие каталитической активностью, подобно ферментам или более известным рибозимам. Присоединенные к нужному грузу дезоксирибозимы катализировали реакцию гидролиза РНК. Молекулы РНК, которые выступали в роли «топлива» для движения «паровоза» (и определяли при этом направление движения), были присоединены к «рельсам» — углеродным нанотрубкам.
Работоспособность системы ученые продемонстрировали с помощью передвижения нанокристаллов сульфида кадмия (CdS) на расстояние более 3 микрометров. Скорость движения составила около 1 нанометра в минуту. При этом работу системы транспорта ученые могли контролировать, добавляя в раствор те или иные регуляторные вещества.
Недавно другая группа биохимиков создала схожую систему транспорта, но собранную на других компонентах: в роли мотора в ней использовался природный моторный белок кинезин, а в роли рельс — микротрубочки. Включением и выключением движения управляла ДНК: путем добавления тех или иных олигонуклеотидов ученые заставляли грузы «вставать» на «рельсы» или диссоциировать обратно в раствор. Подобная, но гораздо менее эффективная система на основе ДНК была создана в 2009 году.