Miscelazione di microtubuli modificati dal DNA, Gli origami del DNA e i linker della chinesina portano a formazioni simili a stelle di microtubuli che sono collegati da linker della chinesina. Questa rete si è contratta dinamicamente quando è stata aggiunta l'energia ATP. Credito:Matsuda K. et al., Nano lettere, 30 aprile 2019
I ricercatori hanno utilizzato con successo gli origami del DNA per creare contrazioni muscolari lisce in grandi reti di sistemi motori molecolari, una scoperta che potrebbe essere applicata alla robotica molecolare.
"Abbiamo dimostrato con successo l'autoassemblaggio programmato di un sistema motorio biomolecolare, scrivono i ricercatori giapponesi e tedeschi che hanno condotto lo studio.
Il sistema motorio biomolecolare, costituito da microtubuli fibrosi e chinesine proteiche motorie, svolge un ruolo essenziale nei sistemi di trasporto cellulare. Gli scienziati credono di poter utilizzare i motori nella robotica molecolare, ma rimane difficile assemblare un sistema più grande dalle minuscole molecole.
Nell'attuale studio pubblicato su Nano lettere , il gruppo di ricerca che include Akira Kakugo dell'Università di Hokkaido, Akinori Kuzuya dell'Università del Kansai, e Akihiko Konagaya del Tokyo Institute of Technology hanno sviluppato un sistema che combina origami di DNA e microtubuli. Gli origami del DNA sono stati formati da sei eliche di DNA raggruppate insieme. La miscelazione dei due componenti ha fatto sì che i microtubuli si autoassemblassero attorno all'origami del DNA formando strutture a forma di stella. Questo autoassemblaggio è stato reso possibile dal legame di filamenti di DNA complementari attaccati a ciascun componente.
Il team ha quindi progettato un "linker kinesin" che è composto da quattro proteine del motore kinesin che si irradiano da una proteina centrale. Questi linker di chinesina univano i microtubuli insieme, causando la connessione di più assiemi a stella, formare una rete gerarchica molto più ampia.
Quando l'adenosina trifosfato (ATP), una molecola che immagazzina e trasporta energia, è stato aggiunto al sistema, i linker kinesin si sono mossi, provocando la contrazione dinamica della rete microtubolare in pochi minuti. Questo assomigliava alla contrazione dei muscoli lisci secondo i ricercatori.
Questa contrazione dinamica è avvenuta solo quando erano presenti gli origami del DNA, suggerendo l'importanza dell'assemblaggio gerarchico all'interno della rete microtubulare. "Ulteriori studi potrebbero portare all'uso del DNA per controlli, autoassemblaggio e contrazione programmabili di motori biomolecolari. Tali motori potrebbero trovare applicazioni nella robotica molecolare e nello sviluppo di microvalvole per dispositivi microfluidici, "dice Akira Kakugo.
