Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Схема синтеза и очистки одноцепочечных ДНК.

Рисунок 2. Фигуры, сложенные из ДНК. Левый столбец: схема укладки ДНК-основы. Центральный и правый столбцы: изображения АСМ получившихся фигур. Шкала 200 нм.

Рисунок 3. Красота – страшная сила!

ДНК-оригами: как собрать разветвленные фигуры сложной формы

Ключевые слова:  ДНК-оригами, ПЦР

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

29 ноября 2009

Дезоксирибоуклеиновая кислота (ДНК) – это не только носитель генетической информации, но и неисчерпаемый источник вдохновения для создания самых причудливых и тонких структур. Нанометр уже писал про ДНК-оригами. Этот метод позволяет создавать самые разные двумерные и даже трёхмерные фигуры, соединяя одну длинную одноцепочечную молекулу ДНК более короткими ДНК-скрепками. В качестве основы часто используют одноцепочечную ДНК фага М13. ДНК-скрепки подбирают при помощи специально разработанных программ, а затем синтезируют химическим путём. Умение собирать усложнённые наноразмерные структуры может пригодиться для создания миниатюрных электрических схем, да и мало ли для чего ещё.

Исследователи из Brigham Young University, США, предлагают использовать для синтеза ДНК-основы и ДНК-скрепок полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Дело в том, что использование целой вирусной ДНК в качестве основы накладывает ограничения на длину: она должна быть в точности равна длине вирусного генома, не больше и не меньше. С другой стороны, в ходе ПЦР можно синтезировать фрагменты практически любой длины, от менее ста пар нуклеотидов до более 10000 пар, с минимальными затратами, потрясающей точностью и огромной продуктивностью. Однако в результате ПЦР получается двуцепочечная ДНК, тогда как для ДНК-оригами требуется одноцепочечная.

Учёные предложили способ, позволяющий выделить одну из двух цепей ДНК, образовавшихся в ходе полимеразной цепной реакции. Для этого необходимо модифицировать один из праймеров, пришив к нему биотин. Тогда получившиеся в ходе ПЦР двуцепочечные фрагменты ДНК будут иметь биотин на 5'-конце одной из цепей. Эти двуцепочечные фрагменты связываются с магнитными шариками, покрытыми стрептавидином. Теперь можно разрушить связи между двумя цепями, и тогда в растворе окажется нужный одноцепочечный фрагмент в чистом виде, а вторая цепь, через биотин и стрептавидин связанная с шариками, останется в осадке (рисунок 1).

Для примера учёные собрали несколько фигур. При помощи разработанной ими самими программы они смоделировали необходимые фрагменты ДНК, а затем синтезировали и выделили одноцепочечные молекулы описанным выше способом (рисунок 2). Можно заметить, что Т-образная структура не очень удалась: её верхушка и основание лишь в 27% случаев соединяются под углом, близким к прямому. Исследователи считают, что такие искривления происходят из-за того, что длинная крышечка состоит всего из трёх спиралей ДНК. Этот недостаток был учтён: в U-образных фигурах все элементы состоят из 4-х спиралей, и уже 45% фигур имеют рассчитанную форму. При этом основание буквы чуть-чуть выпирает за вертикальные ушки. Это почти не бросается в глаза, зато позволяет обеспечить форму фигуры. Совсем сложная фигура в форме буквы «B» удалась так и вовсе на славу. Здесь опять использован метод «выпирающих краев», который позволяет создать прямой угол.

В результате из созданных структур удалось сложить название университета авторов работы: «BYU» (рисунок 3). Работа «Polymerase chain reaction based scaffold preparation for the production of thin, branched DNA origami nanostructures of arbitrary sizes» опубликована в журнале Nano Letters.


Источник: ACS Publications



Комментарии
Ух ты!
Будем надеяться, что уже вовсю кипит работа (до и после восхода солнца) над написанием полного названия университета и фамилий авторов.
Трусов Л. А., 30 ноября 2009 01:00 
я всё жду, когда наши фотонщики выложат "ФНМ" своими шариками.
,
давайте портрет Путина, а?
Обаму вот сделали ( http://www.nanobama.com/).
Дмитрий Александрович,
Какой-то у Вас некоммерческий подход
Всё не так. Надо поручить дело Роснанотеху.

В результате:
1) Выращивается монокристалла золота (30-40 кг), из него методом выпиливания кантилевером производится 1 (одна) пластинка с изображением Анатолия Борисовича (размером 40х40 нм и себестоимостью 5 млн.USD - с учетом трудозатрат, оборудования, материала и потерь на стружку).

2)Затем из песчаника (цвет - без намёков) по госзаказу на соответствующем (-щих) предприятии (-тиях) изготавливается 150 млн. сувениров с соответствующим логотипом.

3)На одном изделии (на песчанике в произвольном месте) закрепляется соотвествующая пластинка.

4) По символической цене 1000$ cувениры пускаются в продажу, распределяются в обязательном порядке по госучреждениям ("а не будут брать - отключим газ" (С)), передаются (за бюджетные деньги) в институты, школы и детские сады. В последнем случае - в комплекте с электронным микроскопом (набор "юный роснан")

5)Объявляется всероссийская лотерея "Найди Чубайса" (т.е. пластинки на поверхности приобретённого сувенира). Фантазировать на предмет количества нулей в сумме приза бессмысленно - всё равно портрет будет изначально подарен оригиналу (естественно, в сборке с первым сувениром).

Во как надо мыслить, масштабно!


"Мы (госкорпорация нанотехнологий "Роснано" - прим.) - организация... вообще без каких бы то ни было обременений и мы, конечно, ну просто в шоколаде" (ЧАБ, июнь 2008)

(Ой, это я вроде как опять не по теме ; хотя если задуматься - как раз и вышло про "разветвленные фигуры сложной формы" )
кульно))
Белик Людмила Ивановна, 06 января 2010 20:15 
Начнем с того , что настоящую , с полной программой жизни , смерти или жизнь и смерть одновременно - НЕ ОТКРЫТЫ до сих пор . То , что открыли в клетках - это ДНК-клише для СМЕРТИ такой-то клеточки такого-то (такой-то - все клеточки точно именные). Срок жизни клеток - минимальный .

крутбл, осталось найти только 50 баксов, чтобы полностью почитать статью!
Александр Павлович, вы хотите статью почитать или пожаловаться на труднодоступность информации и нехватку денежных средств?

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

 

Арбузная река
Арбузная река

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.