L'origami di DNA impalcato utilizza numerosi sintetizzati chimicamente, filamenti di DNA corti (fili di fiocco) per dirigere il ripiegamento di un più grande, filamento di DNA derivato biologicamente (filamento scaffold). Riconoscimento molecolare (associazione di basi, cioè., A si lega a T e G si lega a C) dirige il DNA ad autoassemblarsi in una struttura specifica come programmato dalle sequenze del filamento in fiocco. I filamenti di graffette unici producono un pannello molecolare con precisione di sito-specificità nanometrica a una cifra. L'immagine al microscopio a forza atomica (a destra) mostra la struttura dell'origami finale. Credito:Alessandria Marchi
Ricercatori della North Carolina State University, La Duke University e l'Università di Copenhagen hanno creato il più grande origami del DNA del mondo, che sono costruzioni su scala nanometrica con applicazioni che vanno dalla ricerca biomedica alla nanoelettronica.
"Questi origami possono essere personalizzati per l'uso in qualsiasi cosa, dallo studio del comportamento cellulare alla creazione di modelli per la nanofabbricazione di componenti elettronici, "dice il dottor Thom LaBean, un professore associato di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e autore senior di un documento che descrive il lavoro.
Gli origami di DNA sono strutture biochimiche autoassemblanti costituite da due tipi di DNA. Per creare un origami del DNA, i ricercatori iniziano con un filamento di DNA derivato biologicamente chiamato filamento scaffold. I ricercatori quindi progettano filamenti sintetici personalizzati di DNA, chiamati fili di graffetta. Ogni filamento è costituito da una sequenza specifica di basi (adenina, citosina, talina e guanina – gli elementi costitutivi del DNA), che è progettato per accoppiarsi con sottosequenze specifiche sul filone dell'impalcatura.
I trefoli della graffetta vengono introdotti in una soluzione contenente il trefolo dell'impalcatura, e la soluzione viene quindi riscaldata e raffreddata. Durante questo processo, ogni filo di graffetta si attacca a sezioni specifiche del filo dell'impalcatura, tirando insieme quelle sezioni e piegando il filo dell'impalcatura in una forma specifica.
Lo standard per gli origami del DNA è stato a lungo limitato a un filamento di impalcatura composto da 7, 249 basi, creando strutture che misurano circa 70 nanometri (nm) per 90 nm, anche se le forme possono variare.
Però, il team di ricerca guidato da LaBean ha ora creato DNA origami composto da 51, 466 basi, misura circa 200 nm per 300 nm.
"Abbiamo dovuto fare due cose per renderlo praticabile, "dice la Dott.ssa Alessandria Marchi, autore principale dell'articolo e ricercatore post-dottorato presso la Duke. "Per prima cosa abbiamo dovuto sviluppare un filamento di scaffold personalizzato che contenesse 51 kilobasi. Lo abbiamo fatto con l'aiuto del biologo molecolare Stanley Brown dell'Università di Copenaghen.
"Secondo, per renderlo economicamente fattibile, abbiamo dovuto trovare un modo conveniente per sintetizzare i fili di base, perché siamo passati dal bisogno di 220 fili di base a più di 1, 600, "dice Marchi.
I ricercatori lo hanno fatto utilizzando quella che è essenzialmente una stampante a getto d'inchiostro convertita per sintetizzare il DNA direttamente su un chip di plastica.
"La tecnica che abbiamo usato non solo crea grandi origami di DNA, ma ha un output abbastanza uniforme, " Dice LaBean. "Più del 90 percento degli origami si autoassemblano correttamente".
