Powstał pierwszy kontrolowalny przełącznik DNA, który reguluje przepływ prądu w cząsteczce. Amerykanie już planują następne badania, dzięki którym przybliżą się do DNA-nanourządzeń.

Wcześniej ustalono, że w DNA możliwy jest transport ładunku, by jednak dysponować użytecznym urządzeniem, trzeba móc go włączać i wyłączać. Osiągnęliśmy ten cel, modyfikując DNA chemicznie. Zmodyfikowane DNA można tak przystosować, by spełniało ono rolę sondy mierzącej reakcje na poziomie pojedynczej cząsteczki. W ten sposób zyskujemy unikatową metodę badania ważnych procesów, np. chorobowych albo zachodzących w ramach fotosyntezy […] – wyjaśnia Nongjian Tao z Uniwersytetu Stanowego Arizony.

Przełącznik DNA kontroluje strumień elektronów (naukowcy porównują go do kranu).

Wcześniej zespół Tao dokonał kilku odkryć, które pozwoliły lepiej zrozumieć i bardziej precyzyjnie manipulować przepływem prądu przez DNA. Amerykanie sprawili, że DNA zachowywało się w różny sposób: elektrony albo przemieszczały się w falach zgodnych z mechaniką kwantową, albo “skakały jak króliki”, podobnie jak w kablach miedzianych.

W ramach najnowszego studium ekipa Tao zastąpiła cytozynę – jedną z zasad azotowych nukleotydów – antrachinonem (Aq), który może podlegać odwracalnemu utlenianiu i redukcji (czyli, odpowiednio, tracić i przyjmować elektrony). Spektroskopia NMR i analiza dynamiki molekularnej podobnej struktury sugerują, że Aq “mości się” na przyległej parze GC, a pierścień niesparowanej guaniny spoczywa na pierścieniu Aq.

Podczas eksperymentów ze skaningowym mikroskopem tunelowym DNA umieszczano między dwiema elektrodami; kontrolowano pole elektryczne i mierzono zdolność przewodzenia prądu przez Aq-DNA.

Naukowcy odkryli, że Aq wpleciony pomiędzy 2 guaniny stanowi miejsce przeskoku, a jego orbital π nakłada się na orbitale sąsiednich zasad. Kontrolując przewodnictwo DNA, można było włączać i wyłączać przepływ prądu. Gdy Aq zyskiwał najwięcej elektronów (w najbardziej zredukowanym stanie), najlepiej przewodził prąd, dzięki czemu ekipa dokładnie zmapowała go w 3D. W ten sposób ustalono, w jaki sposób kontroluje on status elektryczny DNA.

Polecane: