Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Обложка журнала Nature от 16 марта 2006 года...
Японское оригами
На рисунке приведены некоторые паттерны ДНК оригами. Верхний ряд: компьютерное моделирование.
Средний и нижний ряды: АСМ. Изображения без масштаба имеют размер 165х165нм, шкала составляет для b)1 мкм, c-d) 100 нм
Наношкатулка. Авторы - Йорген Кйемс и Курт Готхельф

Ретроспектива: о ДНК - оригами

Ключевые слова:  ДНК, самосборка

Опубликовал(а):  Павличенко Ида Валерьевна

19 мая 2009

16 марта 2006 года вышел в свет журнал Nature с интригующим подзаголовком «ДНК - оригами» и изображенным на обложке большим желтым «смайликом». Такой «несерьезный» рисунок был выбран не случайно, его создателем является Пол Ротемунд – автор статьи о новом способе сборки сложных наноструктур из молекул ДНК. Оказывается, смешная рожица соткана из биополимерных нитей, ее диаметр составляет примерно 100 нм, толщина - 2 нм и «сфотографирована» она в атомно-силовом микроскопе. В своей статье Ротемунд предложил метод создания наноструктур «снизу-вверх», основанный на самоорганизации ДНК, который был впоследствии назван "ДНК - оригами". Оригами – японское искусство складывания из бумаги. Целью оригамиста является точное определение положения одной или более точек листа, задающих складки, необходимые для создания окончательного объекта. Оригамист должен выполнить строгую последовательность действий, не нарушая семь геометрических правил Худзита. В ДНК оригами тоже есть свои, хорошо известные правила Уотсона-Крика, отвечающие принципу комплементарности азотистых оснований: аденин соединяется только с тимином, а гуанин с цитозином. Для создания ДНК оригами требуется одна длинная одноцепочечная ДНК (в своей работе автор использовал ДНК вируса М13 длиной порядка 7249 нуклеотидов) и множество коротких поддерживающих фрагментов длиной 30 нуклеотидов. На рисунке видно, как короткие цепочки играют роль агента, сшивающего 2 отдаленных участка основной цепи. Процедура наносборки такова: вначале выбирается необходимая геометрическая форма - шаблон будущей наноструктуры, например, прямоугольник, круг, звезда, и т.д. Выбранная фигура на компьютере заполняется массивом параллельных спиралей ДНК, которые можно аппроксимировать цилиндрами. Чтобы полученная структура не развалилась, смежные спирали соединяются т.н. кроссоверами. На втором этапе через массив цилиндров прокладывается путь основной длинной цепочки, так чтобы она была одной из двух составляющих каждой из спиралей. Дальше компьютерная программа рассчитывает, какие именно коротенькие цепочки нужно синтезировать химикам-биологам для данной модели – это наиболее ответственный этап при моделировании. В итоге получаем около 70% бездефектных структур. ДНК оригами, безусловно, является одним из перспективных методов для решения многих нанотехнологических задач, например, для миниатюризации физических приборов или создания гибридных приборов в сочетании с нанопроводами, углеродными нанотрубками и наночастицами. Стоит отметить, что недавно датские ученые Йорген Кйемс и Курт Готхельф сконструировали нано-шкатулку! И, видимо, этим возможности ДНК оригами не ограничатся…


Источник: Nature



Комментарии
Целью оригамиста является точное определение положения одной или более точек листа, задающих складки, необходимые для создания окончательного объекта. Оригамист должен выполнить строгую последовательность действий, не нарушая семь геометрических правил Худзита. - как то суховато, если учесть, что оригами - это искусство складывания из плоских листов бумаги объемных фигурок.
В классическом оригами предполагается, что лист рисовой бумаги должен быть квадратным, и фигурка изготавливается из одного листа.
А в современном - лист может быть и прямоугольным, кроме того, можно собирать и составные фигурки из нескольких частей (которые можно даже и склеивать, что категорически запрещено в классическом оригами).
Интересно, что микро-оригами уже сейчас находит применение в медицине: Self-deployable origami stentnext term grafts as a biomedical application of Ni-rich TiNi shape memory alloy foil.
----
Дальше компьютерная программа рассчитывает, какие именно коротенькие цепочки нужно синтезировать химикам-биологам для данной модели
----

Получение праймеров - это чисто химический синтез. Биологии там нет.
Что-то я не понял, как осуществляется собственно сама сборка. Вот мы смоделировали структуру на компьютере, потом химики-биологи синтезировали цепочки нужной длины. А дальше что?
Смешали ДНК с праймерами и подогрели. ДНК расплавилась. Затем медленно охладили до образования дуплексов коротких праймеров и длинной ДНК. Потом, вероятно, отжиг для самоорганизации нужной структуры. Неденатурирующий форез для выделения фрагментов и дальнейшая сборка.
«Способ сборки сложных наноструктур из молекул ДНК.ДНК оригами, безусловно, является одним из перспективных методов для решения многих нанотехнологических задач, например, для миниатюризации физических приборов или создания гибридных приборов в сочетании с нанопроводами, углеродными нанотрубками и наночастицами. Стоит отметить, что недавно датские ученые Йорген Кйемс и Курт Готхельф сконструировали нано-шкатулку! И, видимо, этим возможности ДНК оригами не ограничатся…» А далее надо читать "Одновременная доставка генов и наночастиц к клеткам." http://www.n...ru/2008/02/ 01/gennaa_terapia_5821.html
«© Мартенова А.А. 05.02.08 (Круги на полях - узоры на полях)
Авторское право на гармоничные плоскостные информационные планы, на основании которых идет моделирование в пространстве на всех уровнях!» Сколько плоскостей, н/р у тетраэдра? И какие это плоскости?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Вглубь материи
Вглубь материи

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

В России стартовал самый масштабный научно-популярный фестиваль
РГ: В МГУ дан старт самому масштабному научно-популярному событию в мире - Всероссийскому фестивалю NAUKA 0+. В программе - свыше 10 000 мероприятий: лекции нобелевских лауреатов, вебинары и мастер-классы, виртуальные лабораторные, научные шоу, интерактивные выставки, телемосты с CERN, Международной космической станцией и российской антарктической станцией "Восток", дискуссии о будущем человечества, показы научных фильмов, соревнования роботов, научные бои Science Slam, квизы и квесты, а также первый Виртуальный гипермузей науки.

Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома
РИА Новости: Нобелевскую премию по химии за 2020 год получили Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, разработавшие технологию редактирования генома.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.