نصائح مفيدة

DNA اوريغامي: كيفية جعل أشياء مثيرة للاهتمام بحجم نانومتر من الحمض النووي

كيفية محاكاة الحمض النووي بالوسائل المرتجلة ، من المواد العادية؟

ما الذي يصنع نموذج الحمض النووي في المنزل؟

من أجل صنع نموذج الحمض النووي ، المبين أدناه في الصورة ، يجب عليك شراء:

حجمان مختلفان من كرات الرغوة ، الألواح الخشبية ، علب رش الطلاء ، غراء PVA ، وكحامل ، قطعة من MDF.

الإجراءات خطوة بخطوة التالية يمكن الاطلاع هنا. جعل الطفل النموذج من تلقاء نفسه. وفي الواقع ، يتم عرض كل شيء في متناول اليد وخطوة خطوة.

قليلا من الناحية النظرية

في نهاية القرن العشرين وبداية القرن الحادي والعشرين ، نشأ السؤال حول تصميم أجسام بحجم النانومتر. من اجل ماذا؟ كان المتجه العام للتصغير موجودًا لفترة طويلة ، وتاريخيًا كان دائمًا حركة "من أعلى إلى أسفل" - على سبيل المثال ، في السبعينيات ، عندما كان تصنيع الدوائر الصغيرة ، كان الحد الأدنى للحجم المتحكم فيه 2-8 ميكرون ، ثم كانت هذه القيمة تتناقص بسرعة ، والآن هناك رقائق في الإنتاج الضخم التي أدلى بها عملية 22 نانومتر. ثم أثيرت مسألة التفكير بين الناس: هل من الممكن التحرك "من الأسفل إلى الأعلى"؟ هل من الممكن إجبار الذرات والجزيئات على التجمع في الهياكل اللازمة ثم استخدام هذه الهياكل في التكنولوجيا؟ متطلبات هذا النظام "الذاتي التجميع" واضحة: المواد اللازمة لذلك يجب أن تكون رخيصة إلى حد ما وبأسعار معقولة ، وينبغي أن يكون التجميع الذاتي للهيكل المكاني المعقد للنظام سهلاً وواضحًا لـ "البرنامج" ، يجب أن يكون النظام قادرًا على تحمل وظائف مفيدة. لقد تذكروا على الفور أنه في الطبيعة ، فإن أنظمة التجميع الذاتي موجودة بالفعل وتعمل بشكل مثالي - إنها جزيئات كبيرة من جميع الكائنات الحية ، على سبيل المثال ، بروتينات. هنا يأتي أول خيبة أمل - البروتينات معقدة للغاية ، يتم إعطاء تركيبتها ثلاثية الأبعاد بطريقة غير واضحة تمامًا من خلال العديد من التفاعلات غير التساهمية ، ولا يزال الحصول على بروتين له بنية تعسفية مشكلة غير تافهة وغير قابلة للحل على الإطلاق. وهذا يعني أنه من المستحيل تقنياً استخدام البروتينات لبناء الأشياء الضرورية بحجم النانو. ماذا تفعل؟ اتضح أن هناك جزيئات كبيرة أخرى ، هيكلها أبسط بكثير من بنية البروتينات.

في عام 1953 ، نشر واتسون وكريك نموذجهما لهيكل الحمض النووي ، والذي اتضح أنه صحيح تمامًا. الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) هو بوليمر خطي مثير للاهتمام. تتكون حبلا DNA واحدة من العمود الفقري تكرار فوسفات السكر رتابة (وهو غير متماثل ولها اتجاه ، ويتم تمييز نهاية 5 'و 3' من السلسلة) ، ومع ذلك ، واحدة من النيوكليوتيدات الأربعة مرتبطة بكل سكر (deoxyribose في حالة DNA) (مرادف للنيوكليوتيدات ") - الأدينين ، أو الثيمين ، أو السيتوزين ، أو الجوانين. عادة ما يتم الإشارة إليها بحرف واحد - A ، T ، C ، G. وبالتالي ، هناك فقط 4 أنواع من المونومرات في الحمض النووي ، على عكس الأحماض الأمينية العشرين في البروتين ، مما يجعل بنية الحمض النووي أكثر بساطة. بعد ذلك يصبح الأمر أكثر متعة - هناك ما يسمى بـ "إقران قاعدة Watson-Cricova": يمكن أن يرتبط الأدينين بالتحديد بالثيمين ، وجوانين إلى السيتوزين ، مكونين أزواج A-T و G-C (وأيضًا T-A و C-G ، بالطبع ) ، يمكن اعتبار التفاعلات الأخرى بين النيوكليوتيدات في حالة مبسطة أمرًا مستحيلًا (فهي ممكنة كاستثناء في بعض الحالات النادرة ، ولكن هذا ليس مهمًا بالنسبة لنا). ويسمى أيضا الاقتران قاعدة واتسون كريك التكامل.

سلسلتان من الحمض النووي ، تسلسل قاعدةهما مكملان ، "تلتصق ببعضهما البعض" على الفور في اللولب المزدوج ، السؤال الذي يطرح نفسه: ما إذا كانت منطقتان متكاملتان على نفس سلسلة الحمض النووي؟ الإجابة: يمكن أن تنحني سلسلة الحمض النووي ، ويمكن أن تشكل المناطق التكميلية حلزونًا مزدوجًا ، ومع هذا المنحنى ، ستسمى هذه البنية "دبوس الشعر":

ما هو أساس "الالتصاق" بخيوط الحمض النووي التكميلية (أو ، بالمثل ، جزأان مكملان من نفس الشريط)؟ ويستند هذا التفاعل على روابط الهيدروجين. يتم توصيل زوج AT بواسطة رابطة هيدروجينية ، زوج G - C بمقدار ثلاثة ، وبالتالي فإن هذا الزوج أكثر ثباتًا في الطاقة. حول روابط الهيدروجين ، يجب أن يفهم المرء ما يلي: طاقة رابط الهيدروجين الواحد (5 كيلو كالوري / مول) لا تتجاوز بشكل كبير طاقة الحركة الحرارية ، مما يعني أنه يمكن إتلاف رابطة هيدروجينية واحدة مع احتمال كبير بالحركة الحرارية. ومع ذلك ، كلما زادت روابط الهيدروجين ، أصبح النظام أكثر استقرارًا. هذا يعني أن المقاطع القصيرة لقواعد الحمض النووي التكميلي لا يمكن أن تشكل حلزونًا مزدوجًا مستقرًا ، وسوف "تذوب" بسهولة ، ومع ذلك يمكن أن تشكل الأجزاء التكميلية الأطول هياكل مستقرة بالفعل. يتم التعبير عن ثبات الهيكل المزدوج تقطعت به السبل بواسطة معلمة واحدة - درجة حرارة الانصهار (Tm ، درجة حرارة الانصهار). بحكم التعريف ، فإن نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي يكون عندها 50٪ من جزيئات الحمض النووي ذات الطول المعين وتسلسل النوكليوتيدات في حالة مزدوجة السلاسل ، بينما تكون نسبة الـ 50٪ الأخرى في حالة واحدة تقطعت بها السبل. من الواضح أن درجة حرارة الانصهار تعتمد بشكل مباشر على طول المنطقة التكميلية (كلما زادت درجة حرارة الانصهار) وتركيبة النوكليوتيدات (نظرًا لوجود ثلاث روابط هيدروجينية في زوج G - C واثنان في زوج AT ، كلما زاد عدد أزواج G -C ، وكلما ارتفعت درجة انصهار). يتم احتساب نقطة الانصهار لتسلسل الحمض النووي معين بسهولة باستخدام صيغة مشتقة تجريبيا.

من النظرية إلى الممارسة

لذلك ، لقد درسنا النظرية. ماذا يمكننا أن نفعل في الممارسة؟ باستخدام التوليف الكيميائي ، يمكننا مباشرة توليف فروع الحمض النووي التي يصل طولها إلى 120 نيوكليوتيد (فقط بعد ذلك ينخفض ​​إنتاج المنتج بحدة). إذا كنا بحاجة إلى سلسلة أطول ، فيمكن تجميعها بسهولة من تلك الأجزاء المركبة كيميائيًا التي يصل طولها إلى 120 نيوكليوتيد (على سبيل المثال ، ميز العم كريغ فنتر نفسه عن جمع قطع من الحمض النووي طالما كان 1.08 مليون زوج أساسي). أي أنه في القرن الحادي والعشرين ، يمكننا بسهولة إنتاج الحمض النووي من أي تسلسل نريده. ونريد أن يتم طي الحمض النووي في جميع أنواع الهياكل المعقدة والمعقدة التي يمكننا استخدامها بعد ذلك. لهذا ، لدينا مبدأ التكامل - بمجرد ظهور المناطق التكميلية في تسلسل الحمض النووي ، فإنها تلتصق ببعضها البعض وتشكل منطقة تقطعت بها السبل. من الواضح أننا نريد أن نجعل الهياكل مستقرة في درجة حرارة الغرفة ، لذلك نريد حساب درجة حرارة الانصهار لهذه المناطق وجعلها كبيرة بدرجة كافية. علاوة على ذلك ، في أحد شرائط الحمض النووي ، يمكننا أن نجعل العديد من المناطق المختلفة ذات تسلسلات مختلفة ، وسوف تلتصق فقط المناطق التكميلية. نظرًا لوجود العديد من المناطق التكميلية ، نتيجة لذلك ، يمكن للجزيء أن يتخثر بطريقة معقدة إلى حد ما! شيء مثل هذا ، على سبيل المثال:

بالإضافة إلى التصميم الإيجابي (إنشاء المناطق التي يمكن أن تشكل البنية التي نحتاجها) ، عند تصميم الهياكل ذات التجميع الذاتي ، يجب ألا ننسى التصميم السلبي - نحن بحاجة إلى التحقق من تسلسل الحمض النووي الناتج عن التواجد المحتمل للتفاعلات الزائفة (عندما تكون أجزاء من المناطق التي أنشأناها قادرة على التفاعل إلى آخر ، تشكيل هياكل طفيلية غير ضرورية لنا) والتخلص من هذه الهياكل الطفيلية والتفاعلات عن طريق تغيير تسلسل النوكليوتيدات من الحمض النووي. كيفية الحصول على أبسط هياكل DNA الموجودة في دبوس الشعر واضحة إلى حد ما ، ولكنها مملة وغير مثيرة للاهتمام. هل من الممكن عمل شيء أكثر تعقيدًا من الحمض النووي؟ هنا لا يمكنك الاستغناء عن الكمبيوتر. نحن نريد بنية معينة والآن نحن بحاجة إلى تحديد تسلسل الحمض النووي الذي سيتم طيه في هذا الهيكل بسبب تفاعل المناطق التكميلية ، ولكن في الوقت نفسه لا ينبغي أن يكون هناك أي تفاعلات طفيلية في التسلسل التي لا توفرها المناطق التكميلية التي تشكل هياكل بديلة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تفي البنية بمعايير أخرى ، على سبيل المثال ، لها نقطة انصهار أعلى من قيمة محددة. نتيجة لذلك ، لدينا مشكلة نموذجية للتحسين.

هياكل الحمض النووي ثنائي الأبعاد

تم تحقيق تقدم منهجي بواسطة Paul Rothemund (معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا) في عام 2006 ، حيث كان هو الذي صاغ مصطلح "DNA اوريغامي". في مقالته في Nature ، قدم العديد من الأشياء الممتعة ثنائية الأبعاد المصنوعة من الحمض النووي. إن المبدأ الذي اقترحه بسيط للغاية: خذ جزيءًا من الدنا أحادي الدنا تقطعت به السبل (حوالي 7000 نيوكليوتيدات) ، ثم باستخدام مئات مقاطع الحمض النووي القصيرة ، التي تشكل مناطق مزدوجة التداخل مع جزيء دعم ، قم بربط الحمض النووي الداعم في الهيكل ثنائي الأبعاد الذي نحتاج إليه. إليكم صورة من المقال الأصلي ، تمثل جميع مراحل التطوير. بادئ ذي بدء (أ) سنرسم الشكل الذي نحتاج إليه باللون الأحمر ونعرف كيفية ملء الحمض النووي الخاص به (تخيله في هذه المرحلة في شكل أنابيب). التالي (ب) سنقدم كيفية رسم جزيء دعم طويل في الشكل الذي نحتاج إليه (كما هو موضح في الخط الأسود). في المرحلة الثالثة (ج) ، سوف نفكر في المكان الذي نريد أن نضع فيه "المقاطع" التي تثبت وضع سلسلة الدعم الطويلة. الخطوة الرابعة (د): مزيد من التفاصيل ، نتساءل كيف سيبدو كل هيكل الحمض النووي الذي نحتاج إليه ، وأخيرا ، (هـ) لدينا مخطط للهيكل الذي نحتاجه ، يمكننا طلب الحمض النووي بالتسلسل المرغوب فيه!

كيف يمكن تجميع التركيب الذي نحتاجه من الحمض النووي المركب كيميائيا؟ عملية الانصهار تأتي لإنقاذ هنا. نحن نأخذ أنبوب اختبار بمحلول مائي ، ونلقي به كل شظايا الحمض النووي فيه ونسخّنه إلى 94-98 درجة مئوية ، وهي درجة حرارة مضمونة لإذابة جميع الحمض النووي (تترجمه إلى شكل فردي). ثم نقوم ببطء شديد (لعدة ساعات ، وفي بعض الأعمال لعدة أيام) بتبريد الأنبوب إلى درجة حرارة الغرفة (يسمى هذا الإجراء الصلب). مع هذا التبريد البطيء ، عندما تكون درجة الحرارة منخفضة بما فيه الكفاية ، فإن الهياكل المزدوجة التي نحتاجها تتشكل تدريجياً. في العمل الأصلي في كل تجربة ، تم تجميع حوالي 70 ٪ من الجزيئات بنجاح في الهيكل المرغوب ، والباقي كان به عيوب.

علاوة على ذلك ، بعد حساب الهيكل ، سيكون من الجيد إثبات أنه يسير حسب حاجتنا. لهذا الغرض ، يتم استخدام مجهر القوة الذرية في الغالب ، وهو ما يوضح تمامًا الشكل العام للجزيئات ، ولكن أحيانًا يتم استخدام cryo-EM (المجهر الإلكتروني). قام المؤلف بالكثير من أشكال المرح من الحمض النووي ، وتظهر الصور الهياكل المحسوبة ونتائج التحديد التجريبي للهياكل التي تستخدم مجهر القوة الذرية. استمتع بها!


هياكل الحمض النووي 3D

بعد أن اكتشفنا بناء الأجسام المسطحة المعقدة ، لماذا لا ننتقل إلى البعد الثالث؟ هنا ، كان الرواد مجموعة من اللاعبين من معهد سكريبس في لا هال ، كاليفورنيا ، الذين اكتشفوا في عام 2004 كيفية إخراج المجسم النانوي من الحمض النووي. على الرغم من أن هذا العمل قد تم قبل عامين من إيراغامي الحمض النووي المسطح ، إلا أنه لم يتم حل سوى حالة معينة في ذلك الوقت (الحصول على أوكتاهيدرون من الحمض النووي) ، وتم اقتراح حل عام في العمل على اوريغامي الحمض النووي ، وهذا هو السبب في عمل 2006 على الحمض النووي اوريغامي تعتبر أساسية.

تم تصنيع الأوكتاهيدرون من جزيء الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل بطول حوالي 1700 نيوكليوتيد ، والذي يحتوي على مناطق مكملة ، وانضم إليه أيضًا خمسة محولات DNA ذات 40 نوكليوتيد ، مما أدى إلى وجود أوكتاهيدرون بقطر 22 نانومترًا.
في الشكل ، انتبه إلى الترميز اللوني على المسح ثنائي الأبعاد لجدول المجسم الثماني. ترى المناطق التي تحمل نفس اللون؟ وهي تحتوي على مناطق مكملة (أقسام متوازية متصلة بواسطة روابط عرضية) وغير مكملة (في الرسم البياني تظهر في شكل فقاعات) ، في حين أن مناطق من نفس اللون ، وتقع في أجزاء مختلفة من المسح ثنائي الأبعاد ، تتفاعل مع بعضها البعض ، وتشكل بنية معقدة مبينة على الشكل 1C والوجه تشكيل ثلاثية الأبعاد رباعي السطوح. استمتع بالصور الجميلة!


في عام 2009 ، نشر علماء من جامعة بوسطن وجامعة هارفارد مبادئ بناء اوريغامي الحمض النووي ثلاثي الأبعاد ، كما يقولون ، في شكل عسل النحل. أحد الإنجازات التي تحققت في هذا العمل هو أن الناس كتبوا برنامج مفتوح المصدر من أجل بناء هياكل DNA ثلاثية الأبعاد (يعمل على Autodesk Maya). باستخدام هذا البرنامج ، يمكن للشخص العادي تجميع البنية المطلوبة من الكتل الجاهزة باستخدام واجهة رسومية بسيطة ، وسيحسب البرنامج تسلسل الحمض النووي اللازم (أو التسلسل) المطوي في هذا الهيكل.



في عملهم التالي ، تعلموا كيفية جعل الأشياء ثلاثية الأبعاد المعقدة من الحمض النووي مع انحناء متحكم فيه والقراء سعداء من مجلة العلوم مع صور جميلة من الكائنات المنحنية المختلفة المصنوعة من الحمض النووي (تحولت هذه التروس بارد هناك!).



الهياكل الدورية

حتى الآن ، لعب العلماء مع هياكل DNA غير الدورية. ولكن ماذا لو صنعنا مثل هذا الهيكل بحيث يمكن أن تتفاعل كتلة واحدة مع أخرى مع نفس الكتلة ، وما إلى ذلك؟ تخيل ثلاثة قطاعات تقع بزاوية 90 درجة لبعضها البعض (مثل القنفذ المضاد للدبابات). من الواضح أن مثل هذا الهيكل يمكن أن يكون عقدة لشبكة شعرية مكعبة لا نهائية إذا كان كل جانب من جوانب القنفذ يتفاعل مع قنفذ آخر من هذا القبيل. كانت هذه الفكرة التي تم وضعها موضع التنفيذ في عام 2010 من قبل علماء من نيويورك ؛ لقد قاموا بعمل مثل هذا القنفذ من الحمض النووي الذي شكل على الفور شبكة ثلاثية الأبعاد ، أي بلورة من الحمض النووي ، لذلك استخدموا تحليل الأشعة السينية لإظهار أن الحمض النووي يشكل مثل هذا الهيكل ماذا يريدون. بدوره ، نظرًا لأن حجم بلورات الحمض النووي يصل إلى نصف ملليمتر (وهذا هو بالفعل كائن ماكرو) ، فقد قيل بفخر أنه يمكننا الآن تجميع كائنات ماكرو من كائنات نانوية.

في ما يلي صورة مجسمة لعقدة الشبكة ، إذا كان بإمكانك جز عينيك بشكل صحيح (هذا زوج استريو مباشر) ، فيمكنك النظر إلى الأبعاد الثلاثية (في الصورة السفلية مع كثافة الإلكترون للعقدتين DNA واضحة للعيان - "القنافذ المضادة للدبابات"):

الهياكل الديناميكية

والخطوة التالية في بناء الأجسام النانوية ثلاثية الأبعاد واضحة أيضًا - لكن ماذا لو جعلتها تتحرك بطريقة أو بأخرى؟ يمكن بالفعل تسمية كائن متحرك بأنه روبوت نانو. تم صنع أبسط مشاة للحمض النووي في عام 2008 من قبل فريق من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وهو يعمل على مبدأ بسيط إلى حد ما. تخيل الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل بطول ، مثلا ، 100 نيوكليوتيدات. تخيل الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل ، والذي يبلغ طوله 50 نيوكليوتيد ، مكملاً لنصف الجزيء الأول. ماذا سيحدث إذا قمت بخلطها؟ هذا صحيح ، فهي تشكل هيكلًا مزدوجًا في منطقة هذه النيوكليوتيدات الخمسين ، وسيظل النصف الثاني من الجزيء الأول مجانيًا. ولكن ماذا لو أضفنا جزيء DNA آخر ، 100 نيوكليوتيدات طويلة ومكملة بالكامل للجزيء الأول ، إلى هذا التركيب؟ الجواب واضح تمامًا: إنه سيحل محل سلسلة قصيرة بطول 50 نيوكليوتيد ، لأنه يحتوي على تقارب كبير للجزيء الأول (لديهم تقارب 100 من 100 ، وواحد قصير فقط 50 من 100 نيوكليوتيدات). هذه هي الطريقة التي يعمل بها أول مشاة للحمض النووي. ترتبط جزيئات الحمض النووي المنفصلة العالقة بالركيزة ، ويأتي جزيء خطوة المشي إليها من المحلول الذي يحتوي على مناطق مكملة لسلسلتين متجاورتين على الركيزة ويرتبطان بها. إذا أضفنا بعد ذلك DNA آخر إلى المحلول الذي لديه تقارب أكبر في السلسلة الأولى على الركيزة ، فسيؤدي ذلك إلى إزاحة ساق واحدة من المشاة ، وبعد ذلك ستربط هذه المحطة سلسلة DNA (الثالثة) التالية على الركيزة. يمكن أن تؤدي إضافة الحمض النووي الجديد المهجّر إلى دفع الممشى إلى الأمام وإلى جانب الركيزة. السكتة الدماغية العكسية غير ممكنة ، لأن السلاسل السابقة على الركيزة قد تم إبطالها بالفعل عن طريق الارتباط بجزيء الحمض النووي الأطول.

على الرغم من أن الممشى الأول بدا بدائيًا للغاية ، فقد تم الانتهاء من التصميم من قبل علماء من نيويورك. لقد صنعوا مشاة أكثر تعقيدًا بعدة "أذرع" و "أرجل" ، "شحنة" مرفقة (جزيئات ذهبية يبلغ قطرها 5 و 10 نانومتر) باستخدام الحمض النووي التكميلي للركيزة ، و "مبرمجة" المشاة بحيث يمر على طول الركيزة وجمع الحمولة - ثلاث جزيئات ذهبية صغيرة واحدة. يمكن بسهولة تتبع تسلسل الخطوات من خلال الأسهم ، وتكون جزيئات الذهب مرئية في الصورة التجريبية على اليمين وعندما يجمعها المتجول. روبوت نانو في العمل! توضح الصورة السفلية كيف تحدث عملية "المشي" وجمع البضائع بالتحديد ، والمبدأ هو نفسه ، وهو نزوح الحمض النووي من جانب آخر.


لكن هذا ليس كل شيء. كان تاج الروبوتات الحمض النووي (أعتقد أننا نسمع بعض السخرية في صوتي) هو "النانو روبوت للنقل الجزيئي" ، كما أطلقه المبدعون في بوسطن. في الواقع ، صنع الرجال نوعًا من "صندوق" الحمض النووي ، الذي تم قفله بـ "قفل" من الحمض النووي ، والذي يمكن فتحه وفقًا للمبدأ المعروف بالفعل وهو مزاحمة أحد الحمض النووي مع الآخر ، كما هو الحال في المشاة. يتم إخفاء الشحنة داخل الصندوق - جزيئات الذهب أو جزيئات الغلوبولين المناعي. يمكن تعديل الحمض النووي كيميائيا بحيث يمكن تثبيت هذا الحمل عليه. لذلك ، لدينا مربع مغلق ، يتم إخفاء محتويات الصندوق بشكل آمن. Тут мы добавляем молекулу, открывающую коробочку, она открывается и иммуноглобулин, спрятанный внутри, выходит наружу и начинает действовать! Мы же хлопаем в ладоши, умиляемся и радуемся прогрессу.

لم يكن الرجال كسولين جدًا في القيام بإثبات للمظاهرة الأساسية على الخلايا السرطانية الحية: لقد أخفوا الأجسام المضادة التي تحجب البروتينات الرئيسية لدورة الخلية في صندوق ، وأدخلت الصناديق في خلايا سرطانية ، وبعد إضافة المنشط الذي فتح الصندوق ، توقفت الخلايا السرطانية عن المشاركة بالفعل! وهكذا ، فقد تبين أنه من الممكن من حيث المبدأ استخدام مثل هذه الهياكل لإيصال الأدوية المستهدفة في الجسم وعزلها في الوقت المناسب عن طريق إشارة من جزيء المنشط. بقيت مشكلة واحدة: كيف يمكن التمييز بين الخلايا السرطانية وخلية سليمة ...

لماذا زر الماعز الأكورديون؟

كل هذا ، بالطبع ، رائع وجيد ، الصور جميلة ، لكن القارئ اليقظ قد يسأل: "وأين هي الفائدة الموعودة في البداية للاقتصاد الوطني؟" كما هو الحال مع أي تقنية جديدة ، لا يوجد في الواقع أي فائدة عملية كبيرة ، إلى جانب المتعة الجمالية للتفكير في هذا الجمال النانوي. ومع ذلك ، كل شيء بدأ للتو! أولاً ، يمكن تعديل الحمض النووي كيميائيًا ، ويمكن إضافة مجموعات كيميائية إليه ، والتي توفر ارتباطًا بجزيئات أخرى ، ثم يمكن استخدام الحمض النووي كركيزة لبناء هياكل معقدة من جزيئات أخرى. على سبيل المثال ، الآن يريد الجميع صياغة شيء من الأنابيب النانوية. إذا تمكنت من عمل محول يربط أحد طرفي الحمض النووي والآخر بجهاز الأنابيب النانوية ، فيمكن حينئذٍ استخدام هياكل DNA لتوصيل الأنابيب النانوية. من ناحية أخرى ، هناك بالفعل تقارير عن تمعدن الحمض النووي الخاضع للرقابة ، ومن هنا يمكن تصميم الأجهزة الإلكترونية القائمة على هياكل مصنوعة من الحمض النووي المعدني. ربما يخترع العلماء بوليمرًا أكثر ملاءمة يوفر تجميعًا ذاتيًا أكثر ملاءمة للهياكل المعقدة ، ولكن على أي حال ، فإن اوريغامي الحمض النووي سيحل مكانه في تاريخ العلم ، كأحد الأمثلة الأولى لبناء كائنات معقدة على نطاق نانوي. ومهما يكن الأمر ، ينتظرنا مستقبل عظيم ومشرق ، وهو ما أتمناه لك!

PS: إضافة مثيرة للاهتمام من vxsw:
"منذ عامين ، أقيمت مسابقة BIOMOD لتصميم مثل هذه القطع بدعم من معهد Wyss (الذي شوهد في العديد من التطورات التكنولوجية الحيوية المثيرة للاهتمام مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد الحديثة للبطاريات الصغيرة)."

PPS: في PM سأل لماذا الحمض النووي ، وليس الحمض النووي الريبي. الجواب هو: أرى سببين رئيسيين: (1) الحمض النووي أكثر استقرارًا من الناحية الكيميائية. جميع الكائنات الحية توليف كمية كبيرة من RNases ، الإنزيمات التي تدمر الحمض النووي الريبي. إذا وضعت إصبعك العاري عن طريق الخطأ في أنبوب اختبار مع الحمض النووي الريبي ، فلن يبقى شيء من الحمض النووي الريبي (الرنا) - الجميع سوف يأكلون RNase. لذلك ، فإنهم يعملون مع الحمض النووي الريبي في غرف خاصة وما إلى ذلك - هناك مشكلة أكبر بكثير من العمل مع الحمض النووي. لا توجد مثل هذه المشاكل مع الحمض النووي ، فأنت تضع إصبعًا في أنبوب اختبار - لن يكون هناك شيء من الحمض النووي. (2) تكلفة التركيب الكيميائي للحمض النووي الريبي أعلى عدة مرات من تكلفة تركيب الحمض النووي. أعتقد أن هذا هو السبب في أن الناس يستمتعون بالحمض النووي - أرخص وأسهل.

شاهد الفيديو: DNA origami: how to fold a double helix (شهر اكتوبر 2019).