Наномашины могут быть построены с помощью сложных самоорганизующихся РНК-структур, доказали недавно исследователи из Purdue University. Для постройки НЭМС и МЭМС систем необходимы примитивные строительные блоки. Исследователи надеются, что в качестве таких блоков послужат структуры, собранные из молекул РНК.

Группа исследователей построила из молекул РНК несколько различных «матриц» размерами от сотен нанометров до нескольких микрон. При этом их структура может быть задана наперед, что существенно упрощает конструирование будущих наномашин. Самосборка шла в нанометровом масштабе, но конечные «продукты», в ряде опытов, достигали и микронных размеров.

«Наша работа показала, что мы можем управлять структурой трехмерных матриц, полученных с помощью самосборки молекул РНК. При этом, мы можем делать матрицы различных размеров, – говорит Пейхуан Гу, профессор молекулярной вирологии из Purdue University. – В дальнейшем при проведении дополнительных исследований с помощью молекул РНК можно будет конструировать сложные наномашины.»

Нанотехнологи (Гу и другие исследователи), полагают, что новая технология поможет в создании наноробототехники. Исследователи хотят использовать репликативные возможности клеточной машинерии для массового производства наноустройств на основе молекул РНК.

Матрицы, сформированные молекулами РНК

Все живые организмы построены из большого количества трех основных строительных блоков: молекул ДНК, РНК и белков. Молекула РНК наименее изучена по сравнению с остальными двумя строительными блоками. «РНК при использовании ее нанотехнологами сочетает преимущества как молекул ДНК, так и белков, – говорит Гу. – Молекулы РНК могут формировать разнообразные структуры, формой которых можно управлять.»

Ранее Гу и его коллеги открыли механизм действия наномотора вирусов. Оказалось, что в основе «работоспособности» этого бионаноактюатора лежит та же молекула РНК. Для наглядности Гу представил работу молекул РНК в виде фигурок, которые соединяются друг с другом.

Как мономеры молекул РНК образуют гексамер

Оказалось, что вирус-бактериофаг phi29 использует гексамер молекул РНК для своего вирального мотора. При этом сам процесс работы мотора похож на работу двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Роль камеры сгорания играет портал – образование внутри капсида вируса, занятое молекулами РНК и ротором. Мономеры молекулы РНК, подобно поршням, поочередно толкают центральный 5-ти сторонний ротор, заставляя его вращаться. В центре ротора находилась молекула ДНК.

Работа вирального мотора

Трехмерная модель вирального мотора и молекул РНК

Открытие димеров и тримеров для Гу не новость, он писал о них сразу после работы с наноактюатором. Но воспроизвести самосборку матриц из димеров и тримеров, Гу и его команда смогли только сейчас. «Мы можем программировать РНК-молекулы таким образом, что они смогут соединяться друг с другом в различных комбинациях, формируя сложные наномашины», – говорит Гу.

Пока исследователи собрали из молекул РНК «кольца», «треугольники» и «стержни». Исследователи говорят, что эти структуры можно интегрировать с нанотранзисторами, нанопроводниками, нанотрубками, биосенсорами и другими уже существующими наноструктурами, чтобы получить сложные НЭМС-системы, возможно, даже наноробототехнику.

Дайтер Молл, исследователь из группы Гу, говорит, что «самосборка молекул РНК позволит значительно уменьшить стоимость будущих РНК-НЭМС.»

«Молекулы РНК также отличаются высокой биологической совместимостью с человеческим организмом, поэтому наномашины, изготовленные из НЭМС-РНК будут пригодны для наномедицинского использования,» говорит Гу.

Сейчас группа исследователей работает над способами увеличения долговечности биологических молекул РНК.

Исследования были финансированы Национальным научным обществом США, Национальным институтом здоровья США и министерством обороны США.

Компиляция: Свидиненко Юрий

Читать оригинал: http://news.uns.purdue.edu/…caffold.html