Разблокировка сверхспособностей ПНА для самоорганизующихся наноструктур

Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали метод самоорганизации наноструктур с использованием гамма-модифицированной пептидной нуклеиновой кислоты (? PNA), синтетического имитатора ДНК. Этот процесс может оказать влияние на нанопроизводство, а также на будущие биомедицинские технологии, такие как целевая диагностика и доставка лекарств, по информации сайта forumssity.ru.

Опубликованная на этой неделе в Nature Communications, эта работа знакомит с наукой о нанотехнологии? PNA, которая позволяет самосборку в растворах органических растворителей, жестких условиях, используемых при синтезе пептидов и полимеров. Это перспективно для нанофабрикатов и nanosensing.

Исследовательская группа во главе с доцентом машиностроения Ребеккой Тейлор сообщила, что? PNA может образовывать нановолокна в растворах органических растворителей, длина которых может достигать 11 микрон (более чем в 1000 раз длиннее их ширины). Они представляют собой первые сложные, полностью ПНК-наноструктуры, которые будут образованы в органических растворителях.

Тейлор, который возглавляет Лабораторию микросистем и механобиологии в Карнеги-Меллон, хочет использовать «суперспособности» ПНА. В дополнение к его более высокой термостабильности,? PNA сохраняет способность связываться с другими нуклеиновыми кислотами в смесях органических растворителей, которые обычно дестабилизируют структурную нанотехнологию ДНК. Это означает, что они могут образовывать наноструктуры в среде растворителя, которая предотвращает образование наноструктур на основе ДНК.

Другим свойством? PNA является то, что он менее скручен, чем двойная спираль ДНК. Результатом этого различия является то, что «правила» проектирования наноструктур на основе ПНК отличаются от правил проектирования структурных нанотехнологий ДНК.

«Как инженеры-механики, мы были готовы к решению проблемы структурного проектирования, - сказал Тейлор. - Из-за необычного спирального скручивания нам пришлось придумать новый подход к объединению этих деталей».

Поскольку исследователи в лаборатории Тейлора стремятся использовать динамическое изменение формы в своих наноструктурах, они были заинтригованы, обнаружив, что морфологические изменения - такие как усиление или распад - произошли, когда они включили ДНК в наноструктуры? PNA.

Другие интересные характеристики, которые исследователи хотят изучить дальше, включают растворимость в воде и агрегацию. В воде эти современные нановолокна имеют тенденцию к слипанию. В смесях органических растворителей лаборатория Тейлора продемонстрировала, что они могут контролировать агрегацию структур или нет, и Тейлор считает, что агрегация - это особенность, которую можно использовать.

«Эти нановолокна следуют правилам связывания ДНК Уотсона-Крика, но, по-видимому, они все больше действуют как пептиды и белки, так как структуры ПНК растут в размерах и сложности. Структуры ДНК отталкиваются друг от друга, но эти новые материалы нет, и потенциально мы может использовать это для создания отзывчивых поверхностных покрытий ", сказал Тейлор.

Синтетическая молекула? PNA воспринимается как простой имитатор ДНК, имеющий желательные свойства, такие как высокая биостабильность и сильное сродство к комплементарным нуклеиновым кислотам.

«Мы полагаем, что благодаря этой работе мы могли бы дополнительно откорректировать это восприятие, подчеркнув способность? PNA действовать как в качестве имитатора пептида из-за его псевдопептидного остова, так и в качестве имитатора ДНК из-за комплементарности его последовательности. Это изменение в восприятии может позволить нам понять множественные идентичности, которые эта молекула может использовать в мире наноструктур ПНА », - сказал доктор технических наук Шрирам Кумар. кандидат и первый автор на бумаге.

Хотя ПНК уже используется в революционных применениях генной терапии, многое еще предстоит узнать о потенциале этого синтетического материала. Если сложные ПНК-наноструктуры могут когда-нибудь сформироваться в водных растворах, команда Тейлора надеется, что дополнительные приложения будут включать энзим-устойчивые наномашины, включая биосенсоры, средства диагностики и нанороботов.

«ПНК-пептидные гибриды создадут целый новый инструментарий для ученых», - сказал Тейлор.

Исследователи использовали пользовательские гамма-модификации для ПНА, разработанные лабораторией Данит Ли в Карнеги-Меллон. Будущая работа будет исследовать левую? ПНА в процессе нанопроизводства. Для будущих биомедицинских применений левосторонние структуры будут представлять особый интерес, поскольку они не будут представлять риск связывания с клеточной ДНК.

Предыдущая статья
Следущая статья