Наношприц из ДНК прокалывает мембраны и доставляет молекулы внутрь клеток
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Исследователи из Университета Штутгарта создали программируемый наношприц из ДНК, который активно прокалывает липидные мембраны и доставляет молекулярный груз внутрь синтетических клеток. Разработка описана в журнале Nature Nanotechnology. Устройство позволяет управлять транспортом через мембрану в пространстве и времени, а не полагаться на пассивную диффузию. Об этом пишет сайт Phys.org.
В природе проникновение через мембрану обеспечивают сократительные инъекционные системы бактерий — молекулярные наномашины, которые прокалывают клетку-мишень и вводят груз. На макроуровне похожий принцип использует интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в репродуктивной медицине. Хотя масштабы различаются на много порядков, в обоих случаях работает механическое проникновение.
Наношприц состоит из двух модульных компонентов ДНК-оригами: мембранного якорного основания и подвижной иглы, соединённых обратимым скользящим механизмом. Реакции вытеснения цепей ДНК заставляют иглу входить в мембрану и возвращаться назад, восстанавливая её целостность. Цикл полностью программируется.
Первый автор исследования доктор Лунцзян Дин отмечает, что после надёжного обратимого транспорта платформа стала программируемым интерфейсом для управления биохимическими процессами в синтетических клетках. Команда запускала гибридизационные цепные реакции у мембраны, активировала транскрипцию РНК доставкой активаторов промоторов и вводила каталитические ДНК-зимы, расщепляющие субстраты РНК внутри мембранных компартментов.
Профессор Лаура На Лю, директор Второго физического института Университета Штутгарта, считает, что работа переносит механический принцип в программируемую ДНК-нанотехнологию: устройства активно взаимодействуют с мембранами за счёт контролируемого движения, а не только молекулярного распознавания. В перспективе платформа сможет доставлять белки, нуклеиновые кислоты и другие биомолекулы для синтетической биологии и молекулярной терапии. Учёные называют программируемые механические устройства важным дополнением к инструментарию ДНК-нанотехнологий.
