Nature Nanotechnology: ученые спроектировали ДНК-нанодвигатель

Международная команда ученых сообщила о разработке инновационного нанодвигателя, основанного на ДНК и управляемого умным механизмом, использующим РНК-полимеразу. Новый двигатель способен осуществлять пульсирующие движения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Используя компьютерное моделирование с помощью инструмента oxDNA, специалисты разработали нанодвигатель с листовой рессорой. Структура состоит из почти 14 тысяч нуклеотидов, образующих основные компоненты ДНК, и имеет форму, напоминающую кистевой эспандер: две ручки, соединенные пружиной, образуют V-образную конструкцию.

Размеры нанодвигателя составляют 70*70*12 нанометров. Его движение осуществляется за счет химической энергии нуклеозидтрифосфатов, которые имеют три фосфатные группы. РНК-полимераза, специальный фермент, была прикреплена к одной из ручек двигателя, а между двумя ручками была натянута цепь ДНК.

Полимераза захватывает цепь ДНК для ее транскрибирования, то есть использования в качестве шаблона для синтеза РНК-молекул (транскриптов). При этом нетранскрибируемый участок становится меньше, что приводит к притяжению одной ручки к другой. Когда РНК-полимераза достигает особой последовательности, известной как терминальная, фермент отпускает ДНК, и структура возвращается в исходное положение, после чего цикл повторяется.

Ученые также планируют разработать сцепление, которое позволит использовать энергию двигателя только в определенные моменты времени. В долгосрочной перспективе такой двигатель может стать центральным элементом сложной наномашины.