p (Phys.org) —Um novo estudo demonstra que os pesquisadores podem controlar a distância entre duas moléculas de forma que eles possam ajustar o tamanho do passo para tão pequeno quanto o raio de Bohr. Este estudo de prova de conceito usando técnicas de origami de DNA mostra como o posicionamento molecular pode ser ajustado no nível atômico em temperatura ambiente em solução. Este trabalho tem aplicações para arquitetura molecular e também para reações químicas modeladas. Este estudo aparece em Nature Nanotechnology . p As imagens TEM no relatório de Jonas J. Funke e Hendrik Dietz parecem uma série de máquinas simples que um aluno aprenderia na escola, mas essas máquinas simples são feitas de DNA. Mas, semelhantes a máquinas simples, conforme o ângulo entre as peças que se cruzam aumenta, a distância entre os pontos finais distais nas peças de interseção aumenta. Funke e Dietz controlaram a distância dos pontos finais distais processando uma hélice de ajuste, uma hélice de DNA cujo comprimento é aumentado pela adição de pares de bases.

p As peças que se cruzam também são hélices de DNA, o que significa que, à medida que o ângulo converge, a distância entre uma hélice e a outra diminui. Os pares de bases em cada hélice estão a uma certa distância dos pares de bases na outra hélice. Como este trabalho demonstra, essa distância é ajustável.

p Funke e Dietz demonstraram que o ângulo muda com o aumento do comprimento da hélice de ajuste, fazendo hélices de comprimentos de dez pares de bases a cinquenta pares de bases. Os estudos TEM mostraram um ângulo que aumenta suavemente à medida que o comprimento da hélice do ajustador aumenta. Os braços de DNA e as hélices de ajuste fornecem a estrutura para controlar a distância entre duas moléculas interagentes colocadas nos braços.

p Funke e Dietz usaram estudos FRET para obter uma melhor compreensão da distância e da interação entre duas moléculas neste andaime de DNA. No FRET, um cromóforo doador transfere energia para um cromóforo aceitador. A eficiência dessa transferência está relacionada à distância entre os cromóforos. Neste estudo, cromóforos foram colocados nas posições cinco, quinze, e vinte e cinco ao longo dos braços de DNA. A posição cinco é a mais próxima do ângulo do vértice e a posição vinte e cinco é a mais distante do vértice. Eles encontraram uma relação entre as intensidades de emissão e o comprimento da hélice do ajustador. Adicionalmente, estudos eletroforéticos mostraram que a funcionalização do andaime de DNA com cromóforos não alterou as propriedades do andaime.

p À medida que as distâncias dos cromóforos diminuíram de 9,0 nm para 3,5 nm, eles observaram as interações doador / aceitador esperadas. Quando as distâncias diminuíram de 3,5 nm para 1,5 nm, eles observaram extinção de fluorescência. Seus dados sugeriram que eles podiam discernir distâncias tão pequenas quanto 0,04 nm. Isso foi confirmado com um estudo aprimorado de extinção de fluorescência, mostrando que é possível discernir distâncias que diferem em 0,04 nm, ou menos do que o raio de Bohr.

p Finalmente, para entender como as flutuações térmicas na temperatura ambiente afetam as distâncias moleculares, Funke e Dietz analisaram as reações químicas de reticulação de grupos tiol. Os grupos tiol foram colocados a quinze pares de bases de distância do ângulo do vértice e reagiram com cinco moléculas ligantes de bismaleimida homo-bifuncionais diferentes com distâncias e flutuações térmicas conhecidas. Isso permitiu duas reações possíveis, a reação reticulada e a reação não reticulada.

p Ao representar graficamente o rendimento da reticulação em função da distância, eles descobriram que, desde que a bismaleimida fosse longa o suficiente para abranger a distância, então produziria o produto reticulado. Se não, o rendimento foi para zero. Os resultados experimentais mostraram que a queda do rendimento foi gradual e a uma distância maior do que o comprimento do contorno da bismaleimida, devido a flutuações na temperatura ambiente e na solução. Por exemplo, BMOE, um dos compostos de bismaleimida, tem um comprimento de contorno de 1,05 nm, mas o rendimento caiu a 3,5 nm. Usando um modelo quantitativo para a reação, Funke e Dietz foram capazes de calcular as flutuações na coordenada de distância dentro de 0,5 nm.

p Este estudo de prova de conceito demonstra a possibilidade de usar um andaime de DNA para controlar a distância molecular. Quando perguntamos sobre as implicações de sua pesquisa, Dr. Funke disse, "Organizar a matéria com cada vez mais precisão é um objetivo fundamental para a ciência e a tecnologia. Nosso estudo mostra, esse origami de DNA com estrutura permite o posicionamento racional de duas moléculas com resolução atômica e, portanto, abre novas oportunidades para estudar e manipular as interações moleculares. p © 2015 Phys.org