Новости химической науки > Расширение возможностей логических устройств из ДНК

Логические схемы на основе ДНК теперь получили возможность большую, чем просто детектирование сегментов ДНК, за счет природных свойств молекул ДНК получение таких устройств может быть упрощено.

Аптазимы и наночастицы могут облегчить получения наноразмерных логических устройств. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, 4666)

Ацуси Огава (Atsushi Ogawa) и Мизуо Маэда (Mizuo Maeda) из Университета Ехиме (Япония) модернизировали существующие логические системы на основе ДНК, получив системы определения, в которых агрегация наночастиц из золота позволяет визуализировать присутствие широкого ряда биомаркеров.

Логические схемы применяются в устройстве вычислительных машин. Сигнал ввода подвергается операции обработке, в результате которой возможно два логических ответа: истинный (единица) или ложный (ноль). Логическую систему можно построить и из биологических объектов, используя системы ввода, выхода и переключатели из ДНК.

Логические устройства на основе ДНК детектируют олигонуклеотиды, связанные с сенсорами логических устройств. Эта концепция была разработана для определения различных молекул с помощью аптамеров – молекул ДНК или РНК, адаптированных для связывания с другими молекулами или вирусами. Однако недостатком логических цепей, как на основе ДНК, так и на основе аптамеров является то, что они зависят от гибридизованного переключателя. Когда молекула-мишень связывается (гибридизуется) с сенсором для передачи сообщения об этом событии на сенсор для каждой пары сенсор-мишень необходима отдельная система.

Для того чтобы не разрабатывать переключатель для каждого конкретного случая Огава и Маэда создали логическую схему на основе аптазима (aptazyme). Аптазим – фермент, который в природных условиях способствует выработке отклика на взаимодействие определенных молекул. Аптазим может быть подстроен таким образом, что он будет давать отклик при взаимодействии с любой частицей от иона до сложного метаболита лекарственного препарата.

В данном случае при активации молекулой-мишенью выщепляет участок из молекулы РНК. Свободная РНК передает сигнал на устройство, передающее сигнал, где в качестве сигнальной системы используются наночастицы золота.

Эти наночастицы модифицированы нитями ДНК, связывающимися со свободной РНК с образованием дуплекса, способствующего агрегации наночастиц, которая может наблюдаться даже невооруженным глазом.

Источник: Chem. Commun., 2009, 4666, DOI: 10.1039/b910288d

метки статьи: #аналитическая химия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров