Принцип комплементарности и склонность одноцепочечной ДНК к образованию дуплекса были использованы для создания наномотора, потенциально способного осуществлять направленный транспорт присоединенных к фрагментам ДНК молекул и частиц.

Работа группы ученых КалТеха, описывающая создание и принцип работы нового наномотора, появилась на страницах нового журнала издательской группы Nature – Nature Nanotechnology. По словам авторов статьи, на создание наномотора их вдохновил пример патогенной бактерии Rickettsia rickettsii. Этот внутриклеточный паразит использует для своего передвижения полимерезацию актина клетки-хозяина: бактерия запускает процесс полимеризации на одном из своих полюсов, что приводит к образованию “хвоста” или, по сути, мотора из непрерывно полимеризующегося актина, создающего необходимую движущую силу.

Принцип работы ДНК-“мотора” изображен на рисунке. В качестве основы используются две шпильки (H1 и H2), которые содержат одинаковые участки комплементарности (b и b’), петлю (с для H1 и а’ для H2) и два некомплементарных одноцепочечных окончания (а и x’ для H1, c’ и y’ для H2). При этом петля одной шпильки (с для H1 и а’ для H2) комплементарна одноцепочечному окончанию второй (а для H1 и c’ для H2), а участки x’ H1 и y’ H2 комплементарны одноцепочечным участкам x и y еще одного дуплекса (A:R), который используется в качестве инициатора работы мотора.

Устройство ДНК-наномотора.

В процессе работы мотора петли раскрываются, перегруппировываясь в дуплексы состава (H1:H2)n со сдвигом в половину дуплекса. При этом участки A и R оказываются на разных концах растущей двойной спирали и с каждым новым циклом постепенно удаляются друг от друга, что может быть использовано в качестве транспортировки молекул и небольших частиц.

Более подробно с примерами работы мотора можно ознакомиться: An autonomous polymerization motor powered by DNA hybridization