Affinché una macchina possa svolgere un lavoro, ha bisogno di parti che si muovano l'una rispetto all'altra. Questo vale anche per le macchine su scala nanometrica. Gli scienziati tedeschi hanno ora utilizzato molecole di DNA per creare un componente su nanoscala che consente a due singole parti di muoversi l'una rispetto all'altra. Come riportato sulla rivista Angewandte Chemie , questo componente può essere utilizzato come guida molecolare e può costituire la base per sistemi più complessi.
Il DNA è un materiale eccellente per la nanoscala:forma una struttura molto stabile e componenti aggiuntivi possono essere attaccati in qualsiasi posizione desiderata rimuovendo un filo per l'uso come sito di attacco. Anche l'aggiunta di gruppi funzionali non è un problema. È così possibile costruire sistemi complessi da molecole di DNA.
Il team guidato da Michael Famulok presso l'Università di Bonn ha scelto di costruire i loro componenti mobili come rotassani. Si tratta di una classe di molecole in cui uno o più anelli molecolari sono "infilati" su un asse. Possono muoversi liberamente lungo e attorno all'asse e non possono scivolare via da "tappi". Se gli stessi anelli del DNA sono legati all'estremità di un asse, gli anelli possono essere infilati su un secondo asse e viceversa. In questo caso, i tappi sono costituiti da due anelli di DNA reciprocamente intrecciati di forma sferica. Dopo aver fissato i fermi alle estremità libere degli assi, i ricercatori hanno ottenuto due intrecciati, strutture a forma di manubrio che possono muoversi liberamente lungo gli assi. Ciò consente di spingere i due manubri l'uno verso l'altro linearmente lungo gli assi. Le catene a margherita si formano in modo simile, quindi questi rotassani speciali sono anche conosciuti come rotassani a catena.
In che modo i ricercatori collegano insieme le due molecole di DNA? Per realizzare questo, Famulok e i suoi collaboratori si sono rivolti a specifici accoppiamenti di base. Sia al centro degli assi che in una posizione sul bordo dell'anello, hanno lasciato un "vuoto" di DNA a singolo filamento. Le sequenze di questi singoli filamenti sono complementari tra loro. Quando le regioni a filamento singolo dell'anello e dell'asse entrano in contatto tra loro, si legano tra loro, "incollando" gli anelli e gli assi di due molecole insieme. Se breve, vengono poi aggiunti singoli filamenti di DNA complementari a queste regioni, questo "punto di attacco" tra l'asse e l'anello viene rilasciato, permettendo all'anello di scorrere lungo l'asse.
Ciò si traduce in una struttura mobile che può fungere da cuscinetto scorrevole molecolare o trasmissione per nanomacchine. Dovrebbero seguire più componenti di macchine nanoscopiche. I ricercatori possono immaginare un'intera serie di nuovi componenti basati su DNA a doppio filamento legato meccanicamente.
