Bei einer neuen Technik namens DNA-Origami falten Forscher lange DNA-Stränge immer wieder zu
Die Collage zeigt einige der Techniken und Designs, die in DNA-Origami verwendet werden.
Die DNA-Origami-Technik war ein PionierDas California Institute of Technology hat 2006 in den letzten zehn Jahren Hunderte neuer Forscher angezogen, die Empfänger und Sensoren entwickeln wollten, mit denen Krankheiten im menschlichen Körper erkannt und behandelt, die Auswirkungen von Schadstoffen auf die Umwelt bewertet und eine Vielzahl anderer biologischer Anwendungen unterstützt werden können.
Obwohl die Prinzipien des DNA-Origamis einfach sind, sind die Werkzeuge undDie Techniken dieser Technik zum Erstellen neuer Strukturen sind nicht immer leicht zu verstehen und wurden nicht gut dokumentiert. Darüber hinaus hatten Wissenschaftler, die mit dieser Methode noch nicht vertraut waren, kein einziges Nachschlagewerk, um den effizientesten Weg zum Aufbau von DNA-Strukturen zu finden, und konnten die Fallstricke vermeiden, die Monate oder sogar Jahre der Forschung in Anspruch genommen haben könnten.
„Wir wollten alle Instrumente sammeln,von Menschen entwickelt, an einem Ort und erklären, was in einem traditionellen Zeitschriftenartikel nicht gesagt werden kann. Rezensionsartikel können Ihnen alles erzählen, was jeder getan hat, aber sie sagen Ihnen nicht, wie die Leute es gemacht haben.
Jacob Majikes, Forscher am National Institute of Standards and Technology (NIST).
DNA-Origami basiert auf Fähigkeitenkomplementäre Basenpaare von DNA-Molekülen, um aneinander zu binden. Unter den vier DNA-Basen - Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) - bindet A an T und G an C. Dies bedeutet, dass eine bestimmte Sequenz von As, Ts, Cs und Gs und findet wird an sein Add-On gebunden.
Die Bindung ermöglicht kurze DNA-Strängefungieren als Heftklammern, halten Abschnitte langer Ketten gefaltet oder verbinden einzelne Ketten. Für ein typisches Origami-Design sind möglicherweise 250 Heftklammern erforderlich. Auf diese Weise kann sich die DNA in verschiedenen Formen selbst organisieren und ein nanoskaliges Gerüst bilden, an das eine Reihe von Nanopartikeln gebunden werden kann, von denen viele zur Behandlung, biologischen Forschung und Umweltüberwachung verwendet werden.
Laut Magix die Verwendung von DNA-Origamisteht vor zwei Problemen. Zunächst erstellen die Forscher dreidimensionale Strukturen mit den Basenpaaren A, G, T und C. Darüber hinaus verwenden sie diese Basenpaar-Heftklammern, um die bekannte Doppelhelix von DNA-Molekülen zu verdrehen und abzuwickeln, sodass sie sich in bestimmte Formen biegen. Es kann schwierig sein, zu entwerfen und zu visualisieren. Majike und Liddle fordern die Forscher dringend auf, ihre Design-Intuition zu festigen, indem sie 3D-Modelle wie Skulpturen mit Stabmagneten erstellen, bevor sie in Produktion gehen. Diese Modelle, die zeigen können, welche Aspekte des Faltprozesses kritisch und welche weniger wichtig sind, sollten dann in 2D abgeflacht werden, um mit DNA-Origami-CAD-Werkzeugen kompatibel zu sein, die normalerweise 2D-Darstellungen verwenden.
Die DNA-Faltung kann auf verschiedene Arten erfolgenMagix stellt fest, dass einige davon weniger effektiv sind als andere. In der Tat können einige Strategien zum Scheitern verurteilt sein. Liddle und Magikes planen, ihre Arbeit mit mehreren zusätzlichen Manuskripten abzuschließen, in denen detailliert beschrieben wird, wie nanoskalige Geräte mit DNA erfolgreich hergestellt werden können.
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