Ladrillos de ADN
Imagen de microscopía electrónica de nanoestructurasYonggang KeADN a menudo se conoce como uno de los componentes básicos de la vida. Ahora, los investigadores están tomando esa metáfora literalmente al hacer ladrillos con el material genético. Un informe publicado hoy (29 de noviembre) en Science describe la creación de bloques cortos de ADN monocatenario que se autoensamblan en estructuras prediseñadas a nanoescala, como formas geométricas, números y letras, caras sonrientes , y más.
“Lo que hemos proporcionado es una tecnología muy robusta, simple y general para hacer formas arbitrarias en la escala nanométrica con un control muy preciso” dijo el autor principal Peng Yin del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en la Universidad de Harvard.
“Es un trabajo asombroso” dijo Erik Winfree, director del Proyecto de Programación Molecular en el Instituto de Tecnología de California, Pasadena, quien no participó en el trabajo. “Demuestra de manera convincente que el autoensamblaje tridimensional diseñado racionalmente puede funcionar mejor que nadie. imaginado previamente.”
Nanotecnólogos…
Los primeros intentos de construcción basada en ADN utilizaron unidades repetidas de ADN que se autoensamblaban en grandes estructuras reticulares, pero esto carecía del potencial para el diseño. diversidad. Para diseñar estructuras más complicadas, los investigadores desarrollaron más tarde origami de ADN, en el que una hebra de andamio central de ADN viral se dobla en las formas deseadas al unir hebras cortas específicas de ADN llamadas grapas. Mientras que el origami de ADN permite la producción de estructuras precisas, su limitación, dijo Gothelf, es que tienes que hacer un nuevo diseño y usar nuevas secuencias para cada estructura. . . . Lo realmente nuevo del trabajo de Peng Yin es que se pueden esculpir todo tipo de estructuras a partir del mismo lote de secuencias [ladrillos].
Yin y su equipo usaron software de computadora para diseñar cientos de bloques de ADN, bloques únicos de 32 nucleótidos. -hebras largas que pueden unir, en ángulo recto, hasta otros cuatro ladrillos. Usando aproximadamente 500 de estos ladrillos, junto con la mitad de los ladrillos que unen los bordes expuestos de un solo hilo, el equipo diseñó un cubo de aproximadamente 26 nanómetros. Las pipetas robóticas controladas por computadora luego mezclaron los bloques y medios bloques de ADN requeridos en un tubo de ensayo y, 3 días después, la microscopía electrónica de transmisión confirmó el autoensamblaje de los cubos predichos.
Yin y su equipo se refirieron a este cubo básico como un lienzo molecular tridimensional. Al eliminar ladrillos particulares con un clic del mouse en la versión digital del lienzo, diseñaron una variedad de más de 100 formas diferentes. Casi todos estos diseños, incluido uno que se parecía al transbordador espacial, se ensamblaron con éxito. El puñado de diseños que fallaron puede haber sido demasiado frágil, especuló Yin.
Los diseños de ADN en 3D de Yin son una continuación de su exitosa creación de diseños de ADN en 2D, que se informó a principios de este año en Naturaleza. Tanto ese artículo como lo último en Ciencia fueron una gran sorpresa para el campo, dijo Gothelf, ya que la gente dudaba que la simple mezcla de fibras monocatenarias cortas piezas de ADN darían como resultado un autoensamblaje tan preciso. Pero resulta que funciona asombrosamente bien, dijo.
Con un acceso tan fácil a la diversidad estructural, agregó, el potencial para las aplicaciones nanotecnológicas es enorme.
Y. Ke, et al. Estructuras tridimensionales autoensambladas a partir de ladrillos de ADN. Science, doi: 10.1126/science.1227268, 2012.
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