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Posted in | Bionanotechnology

Canali Sintetici della Membrana della Costruzione di Guide di Nanotecnologia del DNA

Published on November 21, 2012 at 2:30 AM

Come riportato nella Scienza del giornale, i fisici al Technische Universitaet Muenchen (TUM) e l'Università del Michigan hanno indicato che i canali sintetici della membrana possono essere costruiti con “nanotecnologia del DNA.„ Questa tecnica impiega le molecole del DNA come materiali da costruzione programmabili per progettato, auto-montanti, strutture del nanometro-disgaggio.

Questa stampa 3-D mostra la struttura di un canale sintetico funzionale della membrana costruito con nanotecnologia del DNA - cioè, facendo uso delle molecole del DNA come materiali da costruzione programmabili per le strutture progettate e dimontaggi del nanometro-disgaggio. Questo a canale basato a DNA della membrana consiste lungamente dei nanometri aghiformi di un gambo 42 con un diametro interno di appena due nanometri, protetto parzialmente da un cappuccio di forma cilindrica. Un anello delle unità del colesterolo intorno alla barriera del cappuccio aiuta l'unità “bacino„ ad una membrana del lipido mentre il gambo attacca attraverso, formante un canale che sembra capace di comportamento come un canale ionico biologico. L'unità è costituita da 54 domini a doppia elica del DNA su una grata del favo. (Credito: Laboratorio di Dietz, TU Muenchen; copyright TU Muenchen)

I ricercatori presentano la prova che i loro dai nanostructures ispirati da natura possono anche comportarsi come i canali ionici biologici. I Loro risultati hanno potuto tracciare un punto verso le applicazioni dei canali sintetici della membrana come i sensori molecolari, gli agenti antimicrobici e driver dei nanodevices novelli.

Durante le tre decadi scorse, i ricercatori hanno avanzato la nanotecnologia del DNA da un'idea intrigante ad una tecnologia di emergenza, con una casella degli strumenti dei metodi e un portafoglio degli oggetti del nanometro-disgaggio destinati per dimostrare il suo potenziale. Che Cosa è nuovo qui è il reclamo che il nanotech del DNA può essere usato per imitare uno dei nanomachines più diffusi e più importanti in natura.

Per separare con muri gli interni delle celle dal mondo esterno, gli organismi in tutti e tre i domini di vita usano lo stesso genere di barriera: una membrana impermeabile fatta da due livelli di molecole del lipido. Tali membrane possono anche essere trovate all'interno delle celle, per esempio incapsulando il nucleo e perfino circondando molti generi di virus. E per mediare fra gli ambienti differenti su entrambi i lati di questa barriera universale, la natura fornisce un tipo comune di passaggio. I canali della Membrana sono strutture del tipo di metropolitana fatte delle proteine, che perforano le barriere e regolamentano lo scambio bilaterale di materiale ed informazioni fra l'interno e l'esterno. Ora i ricercatori hanno dimostrato il primo canale artificiale della membrana fatto interamente di DNA e le sue caratteristiche suggeriscono una serie di applicazioni potenziali. “Se volete, per esempio, iniettare qualcosa in una cella, dovete trovare un modo perforare un foro nella membrana cellulare e questa unità può fare quella, almeno con le membrane cellulari di modello,„ dice Prof. Hendrik Dietz, un collega di TUM dell'Istituto di TUM per lo Studio Avanzato.

In una forma ispirata da una proteina naturale del canale, al il canale basato a DNA della membrana consiste lungamente dei nanometri aghiformi di un gambo 42 con un diametro interno di appena due nanometri, protetto parzialmente da un cappuccio di forma cilindrica. Un anello delle unità del colesterolo intorno alla barriera del cappuccio aiuta l'unità “bacino„ ad una membrana del lipido mentre il gambo attacca attraverso, formante un canale che sembra funzionare come la cosa vera. Il Professor Friedrich Simmel, co-coordinatore di TUM dell'Iniziativa Monaco Di Baviera di Nanosystems del Cluster di Eccellenza, spiega: “Non abbiamo provato questo ancora con le celle viventi, ma gli esperimenti con le vescicole del lipido indicano che la nostra unità sintetica legherà ad una membrana del lipido di doppio strato nel giusto orientamento, di modo che il gambo sia penetra la membrana che tiene alla superficie, formante un poro.„

Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che i pori risultanti hanno conduttività elettrica comparabile a quella di una parete cellulare naturale con i canali ionici, suggerendo che potrebbero potere agire come ai i portoni controllati a tensione. I risultati egualmente indicano che la corrente del transmembrane potrebbe essere sintonizzata regolando benissimo i dettagli strutturali dei canali sintetici. Per verificare l'un'applicazione potenziale delle unità del nanotech del DNA, i ricercatori le hanno usate come “nanopores„ per vari esperimenti di percezione molecolari. Questi hanno confermato che è possibile, osservando i cambiamenti nelle caratteristiche elettriche, per registrare il passaggio di singole molecole attraverso i canali sintetici della membrana fatti da DNA. Poiché questo approccio permette sia l'adattamento geometrico che chimico dei canali della membrana, potrebbe offrire i vantaggi oltre altre due famiglie dei sensori molecolari, in base ai nanopores biologici e semi conduttori rispettivamente.

Altre applicazioni concepibili restano studiare. Una nozione è di imitare l'atto dei virus o dei fagi, attraversante le pareti cellulari dei batteri mirati a per ucciderli. Nella terapia genica, i canali sintetici della membrana hanno potuto essere utilizzati come nano-aghi di stampa per iniettare il materiale nelle celle. Tali canali hanno potuto anche essere utilizzati negli studi di base sul metabolismo delle cellule. Un'Altra idea è di sfruttare il cosiddetto cambiamento continuo dello ione - che nei movimenti delle membrane cellulari materiali dentro e fuori attraverso il canale - guidare i nanodevices specializzati ha ispirato da altri meccanismi naturali. “Potremmo potere imitare le pompe di ione naturali, proteine di trasporto e motori rotativi come l'enzima responsabile della sintetizzazione del TRIFOSFATO DI ADENOSINA,„ dice Dietz. “Amo quell'idea. Quello è che cosa mi tiene funzionare.„

Sorgente: http://www.tum.de

Last Update: 21. November 2012 03:26

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