Высокостабильные наноструктуры ДНК оригами могут проложить путь для множества биомедицинских приложений

        

Техника ДНК оригами является широко используемым методом для создания сложных, но четко определенных наноструктур с приложениями в биофизике, молекулярной биологии, а также с доставкой лекарств и ферментов. Однако главная задача заключалась в достижении долговременной стабильности в условиях, требуемых для этих приложений.

До сих пор техника требовала высоких концентраций магния значительно выше, чем в организме человека.

«Обычная сборка оригами ДНК требует, чтобы уровни магния были в 10-30 раз выше, чем в нормальных физиологических условиях. По нашему методу мы можем опуститься ниже одной тысячной минимальной концентрации магния, о которой сообщалось ранее», – говорит адъюнкт-профессор Вейкко Линко из Университета Аалто, который возглавлял исследование с доктором Адрианом Келлером из Падерборнского университета.

. Ключом к методу нежного буферного обмена, разработанному исследователями, является эффективное удаление свободных ионов из буферного раствора, но не весь остаточный магний из наноструктур. Предыдущие исследования выявили низкие уровни магния как один из наиболее важных параметров, которые уменьшают стабильность оригами в клетках в культуре клеток.

«Мы обнаружили, что удивительно, что только Трис и чистая вода хорошо работали с низким содержанием магния для всех типов структур», – объясняет Линко.

Tris является общим компонентом буферных растворов, используемых, например, в приложениях для биохимии. Результаты показывают, что буферы на основе фосфатов с достаточно высокой концентрацией натрия или калия могут также стабилизировать ДНК оригами.

В исследовании исследовалась устойчивость квазиодномерных, двумерных и трехмерных объектов оригами ДНК. Наноструктуры, полученные с использованием этой технологии, демонстрировали сильную структурную целостность, поддерживаемую даже в течение длительных периодов времени.

«Мы можем хранить структуры в условиях с низким содержанием магния в течение недель и даже месяцев без каких-либо структурных дефектов. Эти результаты могут проложить путь для множества биомедицинских применений, которые ранее считались невозможными, например, флуорофоры и многие ферменты чувствительны к уровням магния », – говорит Линко.

Исследователи далее отметили, что чем более плотно упакованы спирали в их объектах ДНК, тем более чувствительными они были к окружающей среде в условиях с низким магнием. Это говорит о том, что стабильность ДНК оригами может быть усилена за счет оптимизации процедуры проектирования.

Результаты опубликованы в Angewandte Chemie International Edition и статья была выбрана как «Горячая бумага».

Источник:

http://www.aalto.fi/en/current/news/2018-05-29-005/

      

Source link