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DNA折纸扩大分子马达

研究人员成功地使用DNA折纸在大型分子运动系统网络中进行平滑肌样收缩,这一发现可应用于分子机器人。

“我们成功地展示了生物分子运动系统的程序化自组装,”来自日本和德国的研究人员写道。由纤维微管和运动蛋白驱动蛋白组成的生物分子运动系统在细胞运输系统中起着重要作用。科学家认为他们可以在分子机器人中使用这些电机,但仍然难以从小分子组装更大的系统。

在纳米快报发表的最新研究中,包括北海道大学的Akira Kakugo,关西大学的Akinori Kuzuya和东京工业大学的Akihiko Konagaya在内的研究小组开发了DNA折纸和微管相结合的系统。DNA折纸由捆绑在一起的六个DNA螺旋形成。混合这两种组分导致微管在DNA折纸周围自组装,形成星形结构。通过连接到每个组分的互补DNA链的结合使得这种自组装成为可能。

该团队随后设计了一种“驱动蛋白接头”,它由四种驱动蛋白转运自中心核心蛋白。这些驱动连接体将微管连接在一起,导致多个星形组件连接,形成更大的分层网络。

当三磷酸腺苷(ATP)(一种储存和携带能量的分子)被添加到系统中时,驱动蛋白接头移动,导致微管网络在几分钟内动态收缩。据研究人员称,这类似于平滑肌的收缩。

这种动态收缩仅在DNA折纸存在时发生,表明微管网络内的分层组装的重要性。“进一步的研究可能会导致DNA用于受控的,可编程的自组装和生物分子马达的收缩。这种马达可以应用于分子机器人和微流体装置的微型阀门的开发,”Akira Kakugo说。

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