DNA折紙在大型分子運動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行平滑肌樣收縮

研究人員成功地使用DNA折紙在大型分子運動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行平滑肌樣收縮，這一發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于分子機(jī)器人。

“我們成功地展示了生物分子運動系統(tǒng)的程序化自組裝，”來自日本和德國的研究人員寫道。

由纖維微管和運動蛋白驅(qū)動蛋白組成的生物分子運動系統(tǒng)在細(xì)胞運輸系統(tǒng)中起著重要作用。科學(xué)家認(rèn)為他們可以在分子機(jī)器人中使用這些電機(jī)，但仍然難以從小分子組裝更大的系統(tǒng)。

在納米快報發(fā)表的最新研究中，包括北海道大學(xué)的Akira Kakugo，關(guān)西大學(xué)的Akinori Kuzuya和東京工業(yè)大學(xué)的Akihiko Konagaya在內(nèi)的研究小組開發(fā)了DNA折紙和微管相結(jié)合的系統(tǒng)。DNA折紙由捆綁在一起的六個DNA螺旋形成。混合這兩種組分導(dǎo)致微管在DNA折紙周圍自組裝，形成星形結(jié)構(gòu)。通過連接到每個組分的互補(bǔ)DNA鏈的結(jié)合使得這種自組裝成為可能。

然后團(tuán)隊設(shè)計，其由4個驅(qū)動蛋白的“驅(qū)動蛋白接頭” 馬達(dá)蛋白從中心核輻射蛋白。這些驅(qū)動連接體將微管連接在一起，導(dǎo)致多個星形組件連接，形成更大的分層網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)三磷酸腺苷(ATP)(一種儲存和攜帶能量的分子)被添加到系統(tǒng)中時，驅(qū)動蛋白接頭移動，導(dǎo)致微管網(wǎng)絡(luò)在幾分鐘內(nèi)動態(tài)收縮。據(jù)研究人員稱，這類似于平滑肌的收縮。

這種動態(tài)收縮僅在DNA折紙存在時發(fā)生，表明微管網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的分層組裝的重要性。“進(jìn)一步的研究可能會導(dǎo)致DNA用于受控的，可編程的自組裝和生物分子馬達(dá)的收縮。這種馬達(dá)可以應(yīng)用于分子機(jī)器人和微流體裝置的微型閥門的開發(fā)，”Akira Kakugo說。