Генетический код управляет ростом наночастиц

ДНК — основа жизни, шаблон, на основе которого создаются все протеины. Однако учёные из США и Китая продемонстрировали, что ДНК может использоваться и для производства небиологических структур.

ДНК уже применялась в качестве шаблона для направленной сборки наночастиц. Именно программируемость ДНК делает эту биологическую молекулу — через использование огромного количества возможных комбинаций нуклеотидов — чрезвычайно адаптивной. При добавлении ДНК к наночастицам она связывается с ними селективным образом, сцепляя наночастицы друг с другом в довольно интересные структуры. Но никто до сего дня не знал, как варьирование ДНК-последовательностей влияет на создаваемые структуры.

Исследователи из Иллинойского университета в Урбане и Шампейне (США) вместе с коллегами из Университета Цинхуа (Китай) обнаружили «генетический код», который определяет конечную структуру металлических наночастиц — подобно тому как генетический код управляет синтезом протеинов.

Наглядное руководство по получению частиц нужной формы с помощью всевозможных комбинаций последовательностей ДНК (иллюстрация Wiley-VCH).

Для этого учёные инкубировали призматические наночастицы золота с различными ДНК-последовательностями, а затем добавляли восстановительный агент (гидроксиламин) и соль золота для инициализации роста. Для изучения полученных структур использовалась как сканирующая, так и просвечивающая электронная микроскопия.

Оказалось, что каждый из четырёх нуклеотидов ДНК производит строго определённые структуры. Так, последовательность, содержащая только аденозин (А), приводила к получению наночастиц округлой формы с неровной поверхностью; последовательность, состоящая из тимина (Т), давала шестиконечные звёзды; цитозиновая (С) последовательность обеспечивала получение частиц округлой формы с гладкой поверхностью; гуанин (П) давал шестигональные нанообразования. Но гораздо интереснее то, что комбинация любых двух типов оснований позволяла иметь частицы усредненной формы. Так, соединяя А- и Т-фрагменты, учёные наблюдали формирование звёзд с закруглёнными лучами.

По словам авторов работы, наночастицы с выверенной по шаблону ДНК формой вполне пригодятся в гетерогенном катализе, успех которого зачастую зависит даже от тонкой структуры поверхности частиц катализатора, а также в спектроскопии комбинационного рассеяния, где частицы, адсорбированные на поверхности, резко усиливают спектроскопические сигналы.

Остальные подробности исследования можно узнать из публикации в журнале Angewandte Chemie.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.