p Uma equipe de cientistas da ASU e da Shanghai Jiao Tong University (SJTU) liderada por Hao Yan, Professor Milton Glick da ASU na Escola de Ciências Moleculares, e diretor do Centro de Design Molecular e Biomimética do ASU Biodesign Institute, acaba de anunciar a criação de um novo tipo de estruturas de meta-DNA que abrirão os campos da optoeletrônica (incluindo armazenamento e criptografia de informações), bem como da biologia sintética. p Esta pesquisa foi publicada hoje em Química da Natureza - de fato, o conceito de automontagem do meta-DNA pode transformar totalmente o mundo microscópico da nanotecnologia estrutural do DNA.

p É do conhecimento comum que a natureza previsível do emparelhamento de bases Watson-Crick e as características estruturais do DNA permitiram que o DNA fosse usado como um bloco de construção versátil para criar estruturas e dispositivos sofisticados em nanoescala.

p "Um marco na tecnologia de DNA foi certamente a invenção do origami de DNA, onde um DNA de fita simples longa (ssDNA) é dobrado em formas designadas com a ajuda de centenas de fitas curtas de DNA, "explicou Yan." No entanto, tem sido um desafio montar arquiteturas de DNA maiores (mícron a milímetro) que até recentemente limitavam o uso de origami de DNA. "As novas estruturas de tamanho mícron são da ordem da largura de um cabelo humano que é 1000 vezes maior do que as nanoestruturas de DNA originais.

p Desde que enfeitou a capa de Ciência Magazine em 2011 com suas elegantes nanoestruturas de origami de DNA, Yan e colaboradores têm trabalhado incansavelmente, capitalizando a inspiração da natureza, procurando resolver problemas humanos complexos.

p "Nesta pesquisa atual, desenvolvemos uma estratégia versátil de" meta-DNA "(M-DNA) que permitiu que várias estruturas de DNA de tamanho sub-micrômetro a micrômetro se automontassem de uma maneira semelhante à forma como simples fitas curtas de DNA se auto-montam no nível de nanoescala, "disse Yan.

p O grupo demonstrou que uma nanoestrutura de origami de DNA de feixe de 6 hélices na escala submicrométrica (meta-DNA) poderia ser usada como um análogo ampliado de DNA de fita simples (ssDNA), e que dois meta-DNAs contendo "pares de meta-bases" complementares poderiam formar hélices duplas com lateralidade programada e passos helicoidais.

p Usando blocos de construção de meta-DNA, eles construíram uma série de arquiteturas de DNA em escala de sub-micrômetro a micrômetro, incluindo junções meta-multi-braço, Poliedros 3-D, e várias redes 2-D / 3-D. Eles também demonstraram uma reação de deslocamento de fita hierárquica no meta-DNA para transferir as características dinâmicas do DNA para o meta-DNA.

p Com a ajuda do professor assistente Petr Sulc (SMS), eles usaram um modelo computacional de granulação grossa do DNA para simular a estrutura de M-DNA de fita dupla e para compreender os diferentes rendimentos de estruturas canhotas e destras que foram obtidos. .

p Avançar, apenas mudando a flexibilidade local do M-DNA individual e suas interações, eles foram capazes de construir uma série de estruturas de DNA submicrométricas ou em escala micrométrica de 1D a 3-D com uma ampla variedade de formas geométricas, incluindo meta-junções, tiles meta-double crossover (M-DX), tetraedros, octaedros, prismas, e seis tipos de treliças compactadas.

p No futuro, circuitos mais complicados, motores moleculares, e os nanodispositivos podem ser racionalmente projetados usando M-DNA e usados ​​em aplicações relacionadas a biossensor e computação molecular. Esta pesquisa fará a criação de estruturas dinâmicas de DNA em escala mícron, que são reconfiguráveis ​​mediante estimulação, significativamente mais viável.

p Os autores antecipam que a introdução desta estratégia de M-DNA transformará a nanotecnologia de DNA da escala nanométrica para a microscópica. Isso criará uma gama de estruturas estáticas e dinâmicas complexas em escala submicrométrica e em escala mícron que possibilitará muitas novas aplicações.

p Por exemplo, essas estruturas podem ser usadas como um andaime para padronizar componentes funcionais complexos que são maiores e mais complexos do que se pensava ser possível. Esta descoberta também pode levar a comportamentos mais sofisticados e complexos que imitam células ou componentes celulares com uma combinação de diferentes reações de deslocamento de fita hierárquica baseadas em M-DNA.