Μικροσκοπικά αντικείμενα «αγγειοπλαστικής» συναρμολογήθηκαν από DNA. Δείτε τι έχουν κάνει οι γενετιστές

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Duke και το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα έχουν αναπτύξει ένα πρόγραμμα που

μετατρέπει σχέδια ή ψηφιακά μοντέλα σε στρογγυλεμένασχηματίζεται σε τρισδιάστατες δομές από DNA. Κάθε μικροσκοπικό κοίλο αντικείμενο δεν έχει διάμετρο περισσότερο από ένα εκατομμυριοστό του εκατοστού. Η τεχνολογία θα είναι χρήσιμη για τη δημιουργία μικροσκοπικών δοχείων για τη χορήγηση φαρμάκων ή καλουπιών για τη χύτευση μεταλλικών νανοσωματιδίων για ηλιακά κύτταρα και ιατρικές συσκευές.

Υπάρχουν τέσσερα «γράμματα» στον γενετικό κώδικα, ήαζωτούχες βάσεις (αδενίνη, γουανίνη, θυμίνη και κυτοσίνη) που συνδυάζονται με προβλέψιμο τρόπο στα κύτταρά μας για να σχηματίσουν την αλληλουχία DNA. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα χαρακτηριστικά των συνδέσεων μεταξύ των στοιχείων αυτού του «αλφαβήτου» για να «προγραμματίσουν» τα νήματα έτσι ώστε να διπλώνουν σε διαφορετικά σχήματα.

Αποτελέσματα μοντελοποίησης (πάνω) και τελικών προϊόντων σε μικροσκόπιο (κάτω). Εικόνα: Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα

Ως αποτέλεσμα της προσομοίωσης, ο υπολογιστής επιλέγει:πώς να μετατρέψετε το σχέδιο ενός χρήστη σε μια ακολουθία ενός ή περισσότερων μονόκλωνων θραυσμάτων DNA. Μπορεί να φτάσει σε χιλιάδες βάσεις και σχηματίζεται από αρκετές εκατοντάδες κοντές αλυσίδες DNA που συνδέονται με συμπληρωματικές αλληλουχίες σε μακριές αλυσίδες και ενώνονται μεταξύ τους στην «παραγωγή».

Για παράδειγμα, εάν προσφέρετε σε έναν υπολογιστή ένα σχέδιοένα αντικείμενο που μοιάζει με μανιτάρι, το πρόγραμμα δημιουργεί μια λίστα κλώνων DNA που πρέπει να συναρμολογηθούν ανεξάρτητα στη σωστή διαμόρφωση. Στη συνέχεια, αρκεί να συνθέσετε τα νήματα με τη σωστή σειρά, να τα τοποθετήσετε σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα και όλα τα άλλα θα γίνουν από μόνα τους. Όταν το μείγμα DNA θερμαίνεται και ψύχεται, διπλώνει σε τελικά προϊόντα σε μόλις 12 ώρες, εξηγούν οι συγγραφείς.

Η διαδικασία μοντελοποίησης και συναρμολόγησης μορίων. Εικόνα: Daniel Fu et al., Science Advances

Οι ερευνητές πειραματίζονται με το DNA καθώςοικοδομικό υλικό από τη δεκαετία του 1980. Οι πρώτες τρισδιάστατες φιγούρες ήταν απλοί κύβοι, πυραμίδες, μπάλες ποδοσφαίρου - γεωμετρικές φιγούρες με τραχιές και μπλοκ επιφάνειες. Αλλά ο σχεδιασμός δομών με καμπύλες επιφάνειες που μοιάζουν περισσότερο με αυτές που βρίσκονται στη φύση ήταν δύσκολος, εξηγούν οι επιστήμονες. Αυτό απαιτεί συχνά επανάληψη πολλών επιλογών για να επιτευχθεί το επιθυμητό σχήμα. Ένα πρόγραμμα ανοιχτού κώδικα που παρέχεται από γενετιστές λύνει αυτό το πρόβλημα.

Διαβάστε περισσότερα:

Ένας 17χρονος μηχανικός βρήκε έναν κινητήρα χωρίς μαγνήτη: μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικά οχήματα

Δημοσιεύτηκε δοκιμαστικό βίντεο της πρώτης προπέλας στον κόσμο με 11 λεπίδες

Αποδείχθηκε πόσο παλιό είναι το νερό που πίνουμε σήμερα