Пары оснований, из которых состоят цепочки молекул ДНК, являются не только способом кодирования заключенной в этих молекулах генетической информации. Последовательность чередования этих оснований придает молекуле некоторые из ее уникальных физических и химических свойств, которые можно использовать в самых различных целях. К примеру, исследователи из Пенсильванского университета, используя механические свойства молекул ДНК, создали крошечные наноразмерные «мускулы», которые могут приводить в действие и перемещать машины и механизмы молекулярного масштаба.
В качестве примера такого использования ДНК пенсильванские исследователи включили структуры из упорядоченных особым образом наномускулов в состав тонкой пленки. Эта пленка обрела способность изгибаться сворачиваться и заворачиваться в спираль под воздействием определенных внешних факторов, а форма и структура использованных молекул ДНК определяла вид совершаемого движения.
Наноразмерные «мускулы» состоят из золотых наночастиц, связанных друг с другом одной, двумя или большим количеством коротких цепочек молекул ДНК. Помимо количества цепочек, связывающих наночастицы, ученые использовали цепочки ДНК с различными последовательностями оснований. Под воздействием внешних факторов, кислотности среды, к примеру, определенные цепочки ДНК сокращались, а другие — свивались в тугую спираль, что позволило этим наномускулам развивать достаточное усилие.
Помимо воздействия, которое заставляло сокращаться молекулы ДНК, ученые нашли ряд воздействий на эти молекулы, оказывающих обратное действие. И, как нетяжело догадаться, чередуя различные виды воздействий, можно заставить наноразмерные «мускулы» периодически сокращаться и выполнять какую-то полезную работу.
Созданные учеными пленки с наноразмерными «мускулами» являются лишь доказательством работоспособности новой идеи. Но ничего не мешает тому, чтобы подобные методы могли быть использованы в практических целях уже прямо сейчас.
«В более дальней перспективе мы думаем о возможности создания наномеханизмов, способных работать прямо внутри живых клеток и там, где условия не позволяют использовать традиционные подходы, такие как провода или беспроводное управление» — пишут исследователи, — «Скоро мы сможем сделать устройство с элементами, которые будут чувствительны к свету с определенной длиной волны. И такое устройство станет чем-то вроде химического преобразователя, обеспечивающего управление ДНК-мускулами при помощи лучей света и получение информации о ходе протекающих внутри организма процессов».
Источник:
