„Nano-Pociąg” – system transportu substancji chemicznych
Naukowcy z Uniwersytetów w Oksfordzie i Warwick stworzyli „nano-pociąg” – sieć transportu w skali nano, kontrolowaną poprzez cząsteczki DNA.W systemie tym wykorzystywane są samoskładające się „tory” długości do kilkudziesięciu mikrometrów oraz „wagoniki” w postaci kinezyny, białka motorycznego (zwanego także kroczącym). Badacze byli w stanie użyć swojego systemu transportu do zagęszczenia zielonego barwnika fluorescencyjnego w środku sieci torów, doprowadzając w ten sposób do zmiany barwy.
Systemy takie jak ten mogą być używane także do przenoszenia innego rodzaju ładunków chemicznych – na przykład celem gromadzenia rozcieńczonych związków chemicznych w jednym miejscu, co umożliwiłoby na szybsze przeprowadzenie reakcji chemicznych z udziałem tych związków.
Można by także stworzyć bardziej skomplikowane systemy, przypominające nieco plac budowy; za pomocą cząsteczek DNA i białek motorycznych można by nadać wstępną strukturę tworzonego nanoobiektu, a dopiero potem – z użyciem innych technik – jego ostateczną, bardziej złożoną wersję.
Wyniki doświadczeń, zainspirowanych sposobem w jaki ryby kontrolują kolor swego ciała, opublikowane zostały w czasopiśmie Nature Nanotechnology. We wnętrzu rybich komórek znajdują się struktury zwane melanoforami, które zbudowane są z ułożonej promieniście sieci białek.
W ramach tej sieci białka motoryczne przenoszą cząsteczki pigmentu; skoncentrowanie go w środku komórki czyni ją w głównej mierze przezroczystą, natomiast równomierne rozłożenie pigmentu w melanoforze nadaje komórce odpowiednią barwę.
System opracowany na Uniwersytecie Oksfordzkim działa w bardzo podobny sposób. Nanoboty-konstruktorzy, które zbudowane są z dwóch cząsteczek kinezyny oraz krótkiego łańcucha DNA (pozwalającego na kontrolę całym procesem), poruszają się w ramach sieci i budują jej „tory”.
Prostsze w budowie nanoboty-wagoniki zbudowane są z jednej cząsteczki kinezyny i przenoszą swój ładunek wzdłuż „torów”, korzystając z ATP jako źródła energii (czyli tak samo jak w przypadku każdej innej żywej komórki). Adam Wollman z Uniwersytetu Oksfordzkiego tak tłumaczy korzyści wynikające z zastosowania cząsteczek DNA do kontroli całym procesem:
„DNA jest doskonałym budulcem w przypadku konstruowania syntetycznych układów molekularnych, z tego względu, że możemy je zaprogramować tak, by zachowywało się w sposób, jaki potrzebujemy. Projektujemy strukturę chemiczną cząsteczek DNA tak, byśmy mogli kontrolować sposób w jaki między sobą oddziałują. „Wagoniki” mogą służyć albo do przenoszenia konkretnego ładunku, albo do przekazywania sygnałów dla innych „wagoników” na temat tego, co powinny dalej robić.
W pierwszej kolejności staramy się sprawić by doszło do zorganizowania promienistej struktury, poprzez wprowadzenie cząsteczek ATP. Następnie wprowadzamy „wagoniki” wypełnione zielonym barwnikiem fluorescencyjnym, które rozkładają się równomiernie w sieci torów.
Kiedy dodajemy jeszcze więcej ATP wagoniki skupiają się w samym środku, tam gdzie zbiegają się wszystkie tory. Następnie wysyłamy wzdłuż torów „wagoniki” sygnałowe, które przekazują „wagonikom” z barwnikiem by uwolniły go do otoczenia, gdzie ulega on rozproszeniu. Potrafimy także przesłać do centrum wagoniki z sygnałem „demontaż”, który sprawia, że tory ulegają rozpadowi”.
Autor: Bartłomiej Taurogiński
Źródło: http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3685
Tagi: skala nano, nano-pociag, kinezyny, bialko motoryczne, transport, lab, laboratorium, sygnal, rozpad
wstecz Podziel się ze znajomymi