‘اریگامی DNA’ موتور رول بیش از نانو رکورد سرعت

دانشمندان سریع ترین مداوم DNA نانو موتور و در عین حال از طریق یک تکنیک شناخته شده به عنوان اریگامی DNA.

کار فراهم می کند یک طرح برای چگونه برای بهینه سازی طراحی موتور در مقياس نانو—صدها بار کوچکتر از نمونه سلول انسان.

“نانو موتور دارای پتانسیل فوق العاده ای برای برنامه های کاربردی در biosensing در ساختمان های مصنوعی سلول و همچنین مولکولی رباتیک می گوید:” co-ارشد نویسنده خالد new eastern outlook یک استاد شیمی در دانشگاه اموری و در دانشکده والاس M. Coulter دپارتمان مهندسی پزشکی یک برنامه مشترک گرجستان موسسه فن آوری و اموری.

“اریگامی DNA ما اجازه به سرهم بندی کردن با ساختار موتور و اذیت کردن پارامترهای طراحی است که کنترل خواص آن است.”

جدید DNA موتور میله ای شکل و با استفاده از RNA سوخت به رول مداوم در یک خط مستقیم و بدون دخالت انسان در سرعت های تا 100 نانومتر در هر دقیقه است. که تا 10 برابر سریع تر از قبلی DNA موتور.

“ما مهندسی DNA موتور سریع می گوید:” Yonggang Ke, دستیار استاد در اموری دانشکده پزشکی و والاس M. Coulter دپارتمان مهندسی پزشکی “اما ما هنوز راه درازی برای رسیدن به تطبیق پذیری و بهره وری از طبیعت بیولوژیکی موتور.

“در نهایت هدف این است که برای ایجاد مصنوعی موتور که مطابقت با پیچیدگی و عملکرد پروتئین است که حرکت محموله در اطراف سلول ها و اجازه می دهد آنها را به انجام وظایف مختلف است.”

چگونه DNA origami کار می کند

ساخت چیزهایی که از DNA با نام مستعار اریگامی DNA پس از سنتی ژاپنی تاشو کاغذ کرافت طول می کشد استفاده از میل طبیعی DNA پایگاه های A, G, C, T برای جفت کردن با یکدیگر است. در حال حرکت در اطراف دنباله ای از حروف در رشته محققان می توانید رشته های DNA با اتصال به هم در راه است که ایجاد اشکال مختلف. محققان همچنین می توانید تنظیم سفتی DNA origami پس از آن باقی مانده است مستقیما به عنوان یک قطعه از خشک اسپاگتی یا خم و کویل مانند آب پز اسپاگتی.

رشد قدرت محاسباتی و استفاده از DNA خود-مونتاژ برای ژنومیک صنعت را تا حد زیادی پیشرفته در زمینه اریگامی DNA در دهه های اخیر. کاربردهای بالقوه برای DNA موتور شامل مواد مخدر تحویل دستگاه در صورت نانوکپسول که باز تا زمانی که آنها رسیدن به یک هدف سایت nanocomputers و nanorobots کار بر روی نانو خطوط مونتاژ.

“این برنامه ممکن است به نظر می رسد مانند داستان های علمی تخیلی در حال حاضر, اما کار ما این است که کمک به حرکت آنها را به واقعیت نزدیک تر می گوید:” اولین نویسنده Alisina Bazrafshan, یک دانشجوی دکتری.

یکی از بزرگترین چالش های DNA موتورز است این واقعیت است که قوانین حاکم بر حرکت در مقیاس نانو متفاوت است از کسانی که برای اشیاء است که انسان مشاهده می کنید. در مقیاس مولکولی دستگاه باید به مبارزه راه خود را از طریق یک رگبار گلوله ثابت مولکول. این نیروها می تواند باعث چنین کوچک دستگاه رانش تصادفی مانند دانه گرده شناور بر روی سطح رودخانه یک پدیده شناخته شده به عنوان حرکت براونی.

ویسکوزیته مایعات نیز بسیار بزرگتر در اثر چیزی به عنوان کوچک به عنوان یک مولکول پس از آب بیشتر می شود مانند ملاس.

بسیاری از قبل از DNA موتور “راه رفتن” با یک مکانیکی پا روی پا حرکت است. مشکل این است که دو پا نسخه تمایل دارند ذاتا ناپایدار است. پیاده روی موتور با بیش از دو پا دست آوردن ثبات اما فوق العاده, پاهای آنها را آهسته.

محققان حل این مشکلات با طراحی یک میله به شکل DNA موتور که به صورت رول. میله یا “شاسی” موتور شامل 16 رشته های DNA محدود با هم در یک چهار در چهار پشته به شکل یک میله با چهار طرف تخت مانند چوبی چوب کبریت. سی و شش بیت از DNA برآمده از هر یک از این میله مانند ،

نورد به رکورد

“اریگامی DNA ما اجازه به سرهم بندی کردن با ساختار موتور و اذیت کردن پارامترهای طراحی است که کنترل آن, خواص,” new eastern outlook می گوید. محققان با ارائه یک مدل است که دیگران می توانید به دنبال طراحی DNA موتور با طیف وسیعی از خواص و توابع.

به سوخت حرکت خود را از موتور قرار داده شده است در یک مسیر RNA یک اسید نوکلئیک با پایه جفت هستند که مکمل DNA جفت. RNA می کشد در DNA در یکی از موتور متصل می شود و آنها را به مسیر. آنزیمی است که هدف فقط RNA است که محدود به DNA و سپس به سرعت از بین می برد محدود RNA. که باعث می شود موتور به رول به عنوان DNA در آینده در صورت از موتور کشیده به جلو با جاذبه خود را به RNA.

نورد DNA موتور جعل مداوم مسیر پس از آن همچنان به حرکت در یک خط مستقیم به عنوان مخالف به حرکت تصادفی پیاده روی DNA موتور. نورد حرکت همچنین می افزاید: به DNA جدید سرعت موتور: این سفر می تواند طول یک انسان سلول های بنیادی در عرض دو یا سه ساعت. قبلی DNA موتور مورد نیاز یک روز به پوشش که همان فاصله و بیشترین عدم تداوم آن را که دور.

یکی از بزرگترین چالش هایی بود اندازه گیری سرعت موتور در مقياس نانو. برای حل این مشکل محققان اضافه فلورسنت دسته در انتهای DNA موتور و بهینه سازی تصویربرداری شرایط یک میکروسکوپ فلورسنت.

از طریق آزمون و خطا محققان مشخص شد که یک stiff rod شکل بود مطلوب برای حرکت در یک خط مستقیم و 36 در هر صورت از موتور ارائه شده مطلوب چگالی به سرعت.

“ما ارائه موزون پلت فرم برای اریگامی DNA موتور که دیگر محققان می توانند با استفاده از طراحی آزمایش و بهینه سازی موتور برای پیشرفت بیشتر در این زمینه” Bazrafshan می گوید. “سیستم ما اجازه می دهد تا شما را به آزمون اثرات همه نوع از متغیرها مانند شاسی شکل و سفتی و تعداد و تراکم به لحن خوب طراحی خود را.”

مثلا چه متغیر خواهد منجر به یک DNA موتور است که حرکت در محافل? و یا یک موتور که باعث چرخش به اطراف موانع? و یا یک است که در پاسخ به یک هدف خاص?

“ما امیدواریم که که محققان دیگر خواهد آمد تا با دیگر طرح های خلاق بر اساس این یافته ها” Bazrafshan می گوید.

این مقاله به نظر می رسد در Angewandte شیمی.

اضافی نویسندگان از اموری و گرجستان. بودجه برای این کار در آمد از بنیاد ملی علوم و موسسه ملی بهداشت.

منبع: دانشگاه اموری

اصلی مطالعه DOI: 10.1002/anie.201916281

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>