DNK-lončarstvo

Bioinformacijska raziskovalna skupina iz Severne Karoline je naredila odprtokodno spletno orodje za oblikovanje  nanostruktur DNK. Druga raziskovalna skupina iz zvezne države Arizona pa je uporabo orodja eksperimentalno prikazala z izdelavo različnih nanoskulptur v obliki vaz, skled in krogel. Skupno delo sta objavili v reviji Science Advances.

Deoksiribonukleinska kislina ali DNK je nosilka dednega zapisa vseh živih bitij. Sestavljena je iz dveh komplementarnih verig, ki se med seboj prepletata in tvorita dvojno vijačnico. Polimerni verigi gradijo štirje različni monomeri, imenovani nukleotidi, ki se med seboj specifično povezujejo. Specifičnost parjenja nukleotidov omogoča, da se iz DNK tvorijo zapletene in natančno zgrajene strukture.

DNK je v zadnjih dvajsetih letih zanimiva v nanotehnologiji, na tem področju raziskovalke in raziskovalci iz nje sestavljajo predvsem različne linearne strukture. Ameriški raziskovalni skupini pa sta se posvetili strukturam DNK, ki se oblikujejo v tridimenzionalne okrogle oblike. Takšne strukture bi bile na primer uporabne v farmaciji, tam bi lahko služile kot kapsule za dostavo zdravil do tarčnih celic.

Nastanek okroglih nanostruktur si lahko predstavljamo kot izdelavo skulptur pri lončarstvu, pri čemer z nalaganjem glinenih kolobarjev dobimo končno obliko izdelka. V laboratoriju to dosežejo tako, da naredijo krožne obroče DNK različnih premerov in jih zmešajo s kratkimi verigami DNK, ki jih zaradi ugodnih interakcij med seboj spnejo. Tako kot žganje v peči pa morajo tudi tu mešanico krožnih in kratkih sponk DNK dvanajst ur segrevati pri različnih temperaturnih intervalih, ki pa ne presegajo devetdesetih stopinj Celzija.

Program z imenom DNAxiS, ki so ga razvili severnokarolinski bioinformatiki, omogoča načrtovanje okroglih votlih nanostruktur DNK. Deluje tako, da mu z vmesnikom izrišemo želeno zaobljeno nanostrukturo. Program pa poda vse molekule, ki jih potrebujemo za njeno izdelavo. S tem spletnim orodjem so že dokaj natančno naredili osnovne oblike, kot so valji, krogle, pentlje in vaze. Te so s krioelektronsko mikroskopijo tudi fotografirali. Raziskovalni skupini pa predvidevata, da bo program temelj nadaljnjega izboljševanja in izdelave bolj kompleksnih DNK-origamijev.

Nanolončarsko vreteno je zavrtel vajenec Andraž.

SLIKA