Misturando microtúbulos modificados por DNA, Origami de DNA e ligantes de cinesina levam a formações de microtúbulos semelhantes a estrelas que são conectadas por ligantes de cinesina. Esta rede se contraiu dinamicamente quando a energia ATP foi adicionada. Crédito:Matsuda K. et al., Nano Letras, 30 de abril 2019
Os pesquisadores usaram com sucesso o origami de DNA para fazer contrações semelhantes a músculos lisos em grandes redes de sistemas motores moleculares, uma descoberta que poderia ser aplicada na robótica molecular.
"Demonstramos com sucesso a automontagem programada de um sistema motor biomolecular, "escrevem os pesquisadores do Japão e da Alemanha que conduziram o estudo.
O sistema motor biomolecular, consistindo em microtúbulos fibrosos e proteínas cinesinas motoras, desempenha um papel essencial nos sistemas de transporte celular. Os cientistas acreditam que podem utilizar os motores na robótica molecular, mas continua difícil montar um sistema maior a partir das moléculas minúsculas.
No estudo atual publicado em Nano Letras , a equipe de pesquisa, incluindo Akira Kakugo da Universidade de Hokkaido, Akinori Kuzuya da Universidade de Kansai, e Akihiko Konagaya do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram um sistema combinando origami de DNA e microtúbulos. O origami de DNA foi formado a partir de seis hélices de DNA agrupadas. A mistura dos dois componentes fez com que os microtúbulos se automontassem em torno do origami de DNA, formando estruturas em forma de estrela. Essa automontagem foi possível pela ligação de fitas complementares de DNA ligadas a cada componente.
A equipe então projetou um "linker de cinesina" que é feito de quatro proteínas motoras de cinesina que irradiam de uma proteína do núcleo central. Esses ligantes de cinesina uniram os microtúbulos, fazendo com que vários conjuntos semelhantes a estrelas se conectem, formando uma rede hierárquica muito maior.
Quando trifosfato de adenosina (ATP), uma molécula que armazena e transporta energia, foi adicionado ao sistema, os ligantes de cinesina se moveram, fazendo com que a rede microtubular se contraia dinamicamente em questão de minutos. Isso se assemelhava à contração dos músculos lisos de acordo com os pesquisadores.
Esta contração dinâmica só aconteceu quando o origami de DNA estava presente, sugerindo a importância da montagem hierárquica dentro da rede microtubular. "Novos estudos podem levar ao uso de DNA para fins controlados, automontagem programável e contração de motores biomoleculares. Esses motores podem encontrar aplicações em robótica molecular e no desenvolvimento de microválvulas para dispositivos microfluídicos, "diz Akira Kakugo.
