Utilizzando proteine ​​che legano e organizzano naturalmente il DNA all'interno delle cellule, un team guidato da KAUST ha ideato una strategia plug-and-play per costruire stabili, nanostrutture personalizzate.

Il metodo versatile ma diretto per la progettazione di assemblaggi ibridi DNA-proteina offre ora agli ingegneri una piattaforma su scala nanometrica per risolvere problemi scientifici. "La nanotecnologia DNA-proteina ha potenziali applicazioni in molti campi, compresa la medicina, biotecnologie e chimica analitica, " dice il professor Satoshi Habuchi di KAUST, che ha condotto lo studio.

L'idea di utilizzare il DNA come una sorta di origami molecolare risale agli anni '80, ma solo due anni fa gli scienziati sono riusciti a incorporare le proteine ​​nelle nanostrutture. Come tale tecnologia nascente, Habuchi comprese le possibilità di miglioramento, che ha identificato, "Chiedeva la scoperta di nuovi elementi costitutivi per la costruzione di nanostrutture autoassemblanti di proteine ​​del DNA.

L'elemento costitutivo che Habuchi e il suo team hanno scelto di incorporare nelle loro strutture si chiama istone, un tipo di proteina che normalmente agisce come una bobina per avvolgere e compattare il DNA all'interno della cellula. Nelle giuste condizioni artificiali, anche gli istoni e il DNA a filamento singolo si autoassemblano spontaneamente in singole nanoparticelle e complessi reticolati.

Utilizzando microscopi elettronici presso l'Imaging and Characterization Core Lab dell'Università e altre apparecchiature all'avanguardia nel laboratorio di Habuchi, i ricercatori hanno caratterizzato la struttura di queste nanostrutture istone-DNA. Sono stati in grado di dettagliare come si formano con una geometria precisa se data la giusta combinazione di temperatura, tempo di incubazione e ambiente chimico.

L'unica variabile che sembrava cambiare forma era la lunghezza del DNA.

Le decorazioni istoniche nella piattaforma origami DNA semplificano quindi notevolmente i principi di progettazione della nanotecnologia, dice Maged Serag, un ricercatore nel laboratorio di Habuchi. Cosa c'è di più, Aggiunge, "Il fatto che abbiamo integrato una proteina nella struttura complessiva aiuta ad aumentare l'applicabilità del nostro approccio in diversi aspetti del campo delle biotecnologie".

Habuchi, Serag e i loro colleghi hanno lavorato per far progredire la tecnologia.

"Stiamo cercando di integrare le proteine ​​dell'istone in posizioni specifiche all'interno di strutture DNA-origami, un primo passo verso la costruzione di nanostrutture complesse, "Spiega Serag.

Gli assemblaggi ibridi potrebbero anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio il ruolo fondamentale delle proteine ​​istoniche nella regolazione dell'espressione genica e della replicazione del DNA. Lo studio, Habuchi dice, potrebbe far luce su queste fondamentali funzioni biologiche.