VIDEO: Vědci slepili z DNA miniaturní mnohostěny

17.03. 07:48 | Autor: Radek John

Práce s DNA už je dnes rutina (ilustrační foto).

Dnešní léky ovlivňují v tělech pacientů mnoho buněk, které by ovlivňovat nemusely nebo ani neměly. Je to proto, že chybí způsob, jak je dopravit na přesně definované místo určení. Možná by k tomu mohly posloužit drobné klece z DNA.

Deoxyribonukleovou kyselinu zná většina lidí jako nosič genetické informace. Tím se ale stala kvůli svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem. Dají se upotřebit i k jiným účelům, než jen k zápisu genetického kódu. Skupina výzkumníků vedená Peng Yinem z Harvardovy univerzity teď v časopise Science popisuje zajímavé experimenty s drobnými geometrickými tělesy, sestavenými z DNA. Ačkoliv jde zatím o základní výzkum, mohla by mít v budoucnu velké praktické využití. Dala by se používat například k doručování léků na konkrétní místa v těle pacientů.

Základní stavební jednotka DNA je cukr deoxyribóza. Tvoří obří dlouhé molekuly, k nimž jsou připojeny další součástky, takzvané báze. Nejdůležitější báze jsou čtyři: adenin, guanin, cytosin a thymin. Je zvykem je označovat jen prvními písmeny A, G, C a T. Báze se mohou navzájem spojovat zvláštním druhem slabých chemických vazeb, označovaných jako vodíkové můstky. Možná si je pamatujete ze školy.

Lepší než LEGO

Báze A se spojuje s bází T a báze G s bází C. Vlákna DNA se proto mohou vzájemně lepit podle toho, jaké báze obsahují. Například řetězec AATTGGCC se lepí na řetězec GGCCAATT. Této vlastnosti se říká komplementarita. Komplementaritu DNA využívají buňky ke skladování, kopírování a překládání genetické informace. Dá se však použít i jinak. Komplementární krátká vlákna DNA do sebe zapadají jako kostky LEGA, ačkoliv příměr není přesný. Kostky na sebe musíte přimáčknout, kdežto stavebnice z DNA se skládá sama.

Yinovu týmu se takto povedlo sestavit pět miniaturních tvarů: čtyřstěn, krychli, trojboký, pětiboký a šestiboký hranol. Délka hrany mnohostěnů byla okolo 100 nanometrů (miliardtin metru). To je na poměry mikrosvěta velké těleso.

Například složitá struktura viru HIV má průměr jen o dvacet nanometrů větší. Poskládat takové velké, ač z geometrického hlediska nepříliš komplikované struktury nebylo jen tak. Yinův tým už před časem připravil z DNA jakési trojnožky, podobné fotografickému stativu.

Mnohostěny museli chemikové vyztužit vzpěrami.

Jak na to

Když se je vědci pokoušeli spojovat do uzavřených geometrických tvarů, ohýbaly se a kymácely. Jen z nich se větší těleso vytvořit nedalo. Aby ho sestavili, museli chemikové k původní struktuře trojnožek přidat ještě vzpěry. Fungují podobně jako příčky mezi jednotlivými nohami dřevěné nebo litinové židle. Pomocí různě dlouhých vzpěr se daly sestavit trojnožky, které byly buďto víc vzpřímené, nebo naopak víc rozpláclé.

Vzpřímené trojnožky s ostřejšími úhly se hodily do čtyřstěnu, rozplácnuté a zase do šestibokého hranolu. Chemikové vymysleli i, jak k tělesům připojovat drobné háčky, na něž se dají navázat nějaké další molekuly. Miniaturní tělesa zviditelnili vědci pomocí přídavku další chemikálie. Vrcholy miniaturních těles pak světélkovaly, takže se dalo prokázat, že se je podařilo vytvořit.

Foto: ČTK/WAVEBREAK, Yonggang Ke/Harvard's Wyss Institute

Autor: Radek John