Para que uma máquina execute o trabalho, ele precisa de peças que se movam em relação umas às outras. Isso também é válido para máquinas em nanoescala. Cientistas alemães agora usam moléculas de DNA para fazer um componente em nanoescala que possibilita que duas partes individuais se movam uma em relação à outra. Conforme relatado no jornal Angewandte Chemie , este componente pode ser usado como um guia molecular e pode formar a base para sistemas mais complexos.
O DNA é um excelente material para a nanoescala:ele forma uma estrutura muito estável e componentes adicionais podem ser fixados em qualquer local desejado pela remoção de uma fita para uso como local de fixação. A adição de grupos funcionais também não é problema. Assim, é possível construir sistemas complexos a partir de moléculas de DNA.
A equipe chefiada por Michael Famulok da Universidade de Bonn optou por construir seus componentes móveis como rotaxanos. Trata-se de uma classe de molécula na qual um ou mais anéis moleculares são "enroscados" em um eixo. Eles podem se mover livremente ao longo e ao redor do eixo e são impedidos de escorregar por "travas". Se os próprios anéis de DNA estão ligados ao final de um eixo, os anéis podem ser rosqueados em um segundo eixo e vice-versa. Nesse caso, as rolhas consistem em dois anéis de DNA mutuamente entrelaçados com uma forma esférica. Depois de fixar as travas nas extremidades livres dos eixos, os pesquisadores obtiveram dois entrelaçados, estruturas em forma de haltere que podem se mover livremente ao longo dos eixos. Isso permite que os dois halteres sejam empurrados um em direção ao outro linearmente ao longo dos eixos. As cadeias de margaridas são formadas de maneira semelhante, portanto, esses rotaxanos especiais também são conhecidos como rotaxanos em cadeia.
Como os pesquisadores entrelaçam as duas moléculas de DNA? Para alcançar isto, Famulok e seus colegas de trabalho recorreram ao emparelhamento de bases específico. Tanto no meio dos eixos quanto em um local na borda do anel, eles deixaram uma "lacuna" de DNA de fita simples. As sequências dessas fitas simples são complementares entre si. Quando as regiões de fita simples do anel e do eixo entram em contato uma com a outra, eles se ligam um ao outro, "colar" os anéis e eixos de duas moléculas juntos. Se for curto, fitas simples de DNA complementares a essas regiões são então adicionadas, este "ponto de atrito" entre o eixo e o anel é liberado, permitindo que o anel deslize ao longo do eixo.
Isso resulta em uma estrutura móvel que pode atuar como um rolamento deslizante molecular ou transmissão para nanomáquinas. Mais componentes de máquina nanoscópica devem seguir. Os pesquisadores podem imaginar uma série de novos componentes baseados em DNA de fita dupla ligado mecanicamente.
