Ученые из Калифорнийского технологического университета собрали из одноцепочечной ДНК робота с двумя «ногами» и «рукой». Он может шагать по ДНК-подложке и доставлять в нужное место молекулярные грузы.
Концепт-арт ДНК-робота
© Ella Maru Studio
Все действия, на которые способен ДНК-робот, реализованы благодаря принципу комплементарности ДНК — способности ее цепей обратимо слипаться друг с другом. На подложку, по которой перемещался робот, были «пришиты» короткие одноцепочечные молекулы ДНК, пару которым составляли последовательности в «ногах» робота. Длина их рассчитывалась таким образом, чтобы в каждый момент времени робот мог держаться за подложку только одной «ногой». Поочередно связываясь то одной, то другой «ногой», робот мог двигаться в случайном направлении, не затрачивая на это энергии.
В качестве груза ученые использовали последовательность ДНК, частично комплементарную «руке» робота. Наткнувшись на подходящий груз, робот связывался с ним, а затем продолжал случайные перемещения. В пункте назначения груза робота «поджидала» последовательность ДНК, полностью комплементарная грузу и, соответственно, связывающаяся с ним еще крепче. Оставив ей груз, робот приступал к переносу следующей молекулы.
Эксперименты показали, что эффективность доставки составила около 80%: иными словами, каждый пятый груз по каким-либо причинам не добирался до конечного пункта. Авторы работы связывают это с возможными ошибками при синтезе последовательностей ДНК.
Также исследователи проверили способность робота к сортировке, предложив ему одновременно два типа грузов, которые требовалось относить в разные конечные пункты. За 24 часа один робот успешно отсортировал на подложке размером 58×58 нм шесть молекул ДНК с «пришитыми» к ним флуоресцентными метками двух цветов.
При этом ему требовалось порядка пяти минут на один шаг, а длина каждого из них составила около шести нанометров. Запуская нескольких роботов трудиться одновременно, ученые смогли ускорить процесс сортировки.
Пока эффективность работы ДНК-робота показали только для ДНК с «пришитыми» к ней флуоресцентными молекулами, однако в дальнейшем его можно адаптировать для переноса частиц любого типа. Кроме того, поскольку случайные перемещения энергетически «бесплатны», каждого робота можно использовать сколько угодно раз.
Статья с описанием технологии и принципов работы ДНК-робота опубликована в журнале Science
Источник: chrdk.ru
