В Технологическом институте Джорджии (Georgia Tech), на кафедре биомедицинских технологий, из молекул ДНК построили простые конструкции, которые способны обратимо переключаться между двумя различными пространственными конфигурациями.

По мнению авторов этой разработки, сообщивших о ней в статье для журнала Science, такие ДНК-машины могут передавать на расстояние биты дискретной информации или усиливать сигналы. Кроме того, в перспективе не исключено создание на их основе логических вентилей — базовых элементов молекулярного компьютера.

В известных сегодня ранних прообразах белковых компьютеров информация хранится в ДНК, но сами молекулы свободно плавают в растворе. Предложенный новый подход соединяет их в физическую машину.

В статье показано, что молекулярные массивы ДНК способны демонстрировать сложное динамическое поведение: расширение или сжатие одной машины инициирует волну изменений в соседних — эффект домино.

Стабильный массив ДНК состоит из четырёх сегментов, ориентированных парами в двух разных направлениях. Оставляя одну цепочку ДНК на краю массива, инженеры создавали внешний элемент, управляющие изменением формы машины.

С помощью атомно-силового микроскопа исследователям удалось визуально наблюдать созданные ими прямоугольные массивы 11×4 и 11×7 с добавленными управляющими цепочками, а также каскад изменений, начинающийся с углового элемента и распространяющийся на остальную часть массива.

Эти волны изменений можно было останавливать и возобновлять в предусмотренных для этого точках прерывания, принимаемая форма также зависела от температуры и химических добавок.

Ширина опытных массивов, синтезируемых путём самосборки ДНК (складывания цепочек и присоединения молекулярных фрагментов), составляла порядка 50 нм, а длина — несколько сот нанометров, то есть они были несколько меньше, чем вирусы гриппа или СПИД. Авторы утверждают, что те же базовые принципы построения применимы для построения более сложных машин, имеющих трёхмерную структуру.