Биохимики сделали большой шаг к созданию ДНК-компьютеров

17:16 23.06.2017


Американские биохимики научились сплетать нити ДНК в своеобразные "гармошки", которые можно использовать в качестве базовых элементов для биологических компьютеров будущего.

"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.

 

По материалам: (https://ria.ru/science) 

Ключевые слова: ученые

Версия для печати