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Posted in | Bionanotechnology

Canales Sintetizados de la Membrana de la Construcción de las Ayudas de la Nanotecnología de la DNA

Published on November 21, 2012 at 2:30 AM

Como se explica en la Ciencia del gorrón, los físicos en el Technische Universitaet Muenchen (TUM) y la Universidad de Michigan han mostrado que los canales sintetizados de la membrana se pueden construir con la “nanotecnología de la DNA.” Esta técnica emplea las moléculas de la DNA como los materiales de construcción programables para creado para requisitos particulares, uno mismo-ensamblando, estructuras de la nanómetro-escala.

Esta huella tridimensional muestra la estructura de un canal sintetizado funcional de la membrana construido con la nanotecnología de la DNA - es decir, usando las moléculas de la DNA como materiales de construcción programables para las estructuras creadas para requisitos particulares, uno mismo-que ensamblan de la nanómetro-escala. Este canal DNA-basado de la membrana consiste en un vástago acicular 42 nanómetros de largo con un diámetro interno de apenas dos nanómetros, forrado en parte por un casquillo de forma de barril. Un anillo de las unidades del colesterol alrededor del borde del casquillo ayuda al dispositivo “plataforma de inspección” a una membrana del lípido mientras que el vástago adhiere a través de él, formando un canal que aparezca capaz del comportamiento como un canal biológico del ión. El dispositivo es formado por 54 dominios doble-helicoidales de la DNA en un cedazo del panal. (Haber: Laboratorio de Dietz, TU Muenchen; derechos de autor TU Muenchen)

Los investigadores presentan pruebas que sus nanostructures naturaleza-inspirados pueden también comportarse como los canales biológicos del ión. Sus resultados podían marcar un paso de progresión hacia aplicaciones de los canales sintetizados de la membrana como los sensores moleculares, los agentes antimicrobianos, y programas pilotos de nanodevices nuevos.

Durante las últimas tres décadas, los investigadores han avance la nanotecnología de la DNA de una idea intrigante a una tecnología emergente, con una caja de herramientas de métodos y una cartera de los objetos de la nanómetro-escala diseñados para demostrar su potencial. Cuál es nuevo aquí es la reclamación que el nanotech de la DNA se puede utilizar para imitar uno de los nanomachines más dispersos y más importantes de la naturaleza.

Para emparedar de los interiores de células del mundo exterior, los organismos en los tres dominios de la vida utilizan la misma clase de barrera: una membrana impermeable hecha a partir de dos capas de moléculas del lípido. Tales membranas se pueden también encontrar dentro de las células, por ejemplo encapsulando el núcleo, e incluso rodeando muchas clases de virus. Y para mediar entre los diversos ambientes a cada lado de esta barrera universal, la naturaleza proporciona a un tipo común de pasadizo. Los canales de la Membrana están tubo-como las estructuras hechas de las proteínas, que perforan las barreras y regulan el intercambio bidireccional del material y de la información entre el interior y el exterior. Ahora los investigadores han demostrado el primer canal artificial de la membrana hecho totalmente de la DNA, y sus características sugieren varias aplicaciones potenciales. “Si usted quiere, por ejemplo, inyectar algo en una célula, usted tiene que encontrar una manera de perforar un agujero en la membrana celular, y este dispositivo puede hacer eso, por lo menos con las membranas celulares modelo,” dice a Profesor Hendrik Dietz, persona del TUM del Instituto del TUM para el Estudio Avanzado.

En una dimensión de una variable inspirada por una proteína natural del canal, el canal DNA-basado de la membrana consiste en un vástago acicular 42 nanómetros de largo con un diámetro interno de apenas dos nanómetros, forrado en parte por un casquillo de forma de barril. Un anillo de las unidades del colesterol alrededor del borde del casquillo ayuda al dispositivo “plataforma de inspección” a una membrana del lípido mientras que el vástago adhiere a través de él, formando un canal que aparezca funcionar como el auténtico. Profesor Friedrich Simmel, co-coordinador del TUM del Atado Nanosystems Munich Preliminar de la Excelencia, explica: “No hemos probado esto todavía con las células vivas, pero los experimentos con las vesículas del lípido muestran que nuestro dispositivo sintetizado atará a una membrana del lípido del bilayer en la orientación correcta, de modo que el vástago penetre la membrana y sujete en la superficie, formando un poro.”

Otros experimentos demostraron que los poros resultantes tienen conductividad eléctrica comparable a la de una pared celular natural con los canales del ión, sugiriendo que puede ser que puedan actuar como las entradas voltaje-controladas. Los resultados también sugieren que la corriente de la transmembrana podría ser sintonizada ajustando muy bien los detalles estructurales de los canales sintetizados. Para probar una aplicación potencial de los dispositivos del nanotech de la DNA, los investigadores los utilizaron como “nanopores” para varios diversos experimentos que detectaban moleculares. Éstos confirmaron que es posible, observando cambios en las características eléctricas, para registrar el pasaje de únicas moléculas a través de los canales sintetizados de la membrana hechos de la DNA. Porque esta aproximación permite la adaptación geométrica y química de los canales de la membrana, puede ser que ofrezca ventajas sobre dos otras familias de sensores moleculares, sobre la base de nanopores biológicos y de estado sólido respectivamente.

Sigue habiendo Otras aplicaciones concebibles ser investigado. Una noción es imitar la acción de virus o de fagos, rompiéndose con las membranas celulares de bacterias apuntadas para matarles. En terapia génica, los canales sintetizados de la membrana se pudieron utilizar como nano-agujas para inyectar el material en las células. Tales canales se podían también utilizar en estudios básicos del metabolismo de la célula. Otra idea es aprovechar el supuesto flux del ión - que en los movimientos de las membranas celulares materiales hacia adentro y fuera a través del canal - impulsar nanodevices sofisticados inspiró por otros mecanismos naturales. “Puede ser que poder imitar las bombas de ión naturales, proteínas de transporte, y los motores rotativos como la enzima responsable de sintetizar el ATP,” dice a Dietz. “Amo esa idea. Eso es qué me guarda el ejecutarse.”

Fuente: http://www.tum.de

Last Update: 21. November 2012 03:29

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