Биотехнологи изобрели биоробота из ДНК

Британские и японские ученые собрали микроскопический "мотор" из нескольких молекул ДНК, который может передвигаться в произвольном направлении, считывать новые инструкции и корректировать свой курс в соответствии с ними.

За последнее десятилетие биотехнологи разработали множество миниатюрных био-устройств, повторяющих функции их искусственных аналогов. Так, существует уже несколько десятков ДНК-компьютеров, полноценное вычислительное устройство и дисплей из колоний кишечной палочки, пишет РИА Новости.

Хироси Сугияма из Киотского университета и его коллеги использовали короткие последовательности ДНК для создания устройства, которое можно считать первым ДНК-роботом. Он умеет передвигаться в пространстве согласно инструкциям, получаемым в режиме реального времени или считываемым из внутренней памяти.

Ученые объединили одноцепочечные короткие последовательности ДНК в единую длинную цепь, отдельный участок которой выделен под "память" устройства. Такой "мотор" предназначен для передвижения по дорожке из цепочки ДНК - к ней на равных промежутках прикреплены короткие "столбики", при помощи которых устройство прыгает от одного узла маршрута к другому.

На этой дорожке существуют и особые "стоп-узлы", которые блокируют дальнейший путь мотора. Для продолжения путешествия устройство должно связаться с узлом согласно одной из инструкций, закодированных в памяти изобретения Сугиямы и его коллег. Кроме того, блокировку пути можно снять вручную при помощи раствора молекул, идентичных инструкциям, записанным в памяти робота.

Память устройства или внешние молекулы соединяются с длинной молекулой ДНК на вершине стоп-узла, которая мешает движению мотора. Это превращает их в мишень для рестриктазы - специального фермента, "отрезающего" образовавшуюся двойную цепочку у ее основания и освобождающего путь для движения мотора.

Для проверки работы своего изобретения биотехнологи собрали около сотни тестовых дорожек с четырьмя конечными пунктами из нескольких десятков обычных узлов и шести "блокпостов". Каждый столбик и стоп-узел были помечены при помощи светящегося белка, который прекращал испускать свет в том случае, если к данному участку пути был прикреплен мотор. Оказалось, что роботы с заранее записанной программой достаточно успешно справлялись с заданием - около 65% моторов доехало до одной из конечных точек, и три четверти достигли запрограммированной цели за 200 минут эксперимента.

Биотехнологи полагают, что их методика может стать базой для создания более сложных структур, имеющих практическое значение - например, они могли бы селективно доставлять лекарства в определенные части организма или для ускорять реакции в бактериях-"биореакторах".