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Quel est ADN Nanomachines ?

La spécificité de l'ADN peut-elle être armée ?

L'ADN a la spécificité très élevée, de sorte qu'une séquence d'ADN particulière grippe toujours à sa séquence d'ADN complémentaire. Ceci peut, pour cette raison, être employé pour concevoir des nanomachines avec la spécificité élevée à l'aide des séquences d'ADN spécifiques. Il est même possible de produire des succursales hors d'une double helice d'ADN, qui permet pour produire les structures 3D.

Il peut considérer que quelques procédés biologiques sont pilotés par les machines biologiques, et les chercheurs ont recherché à utiliser les machines naturelles comme base des machines moléculaires qui peuvent potentiellement brancher le monde moléculaire au monde macroscopique.

Les deux sonneries sont jointes comme un réseau et peuvent être bien décelées. Au centre il y a la polymérase ARN T7.En 2019, les chercheurs ont construit un véhicule un-à roues hors des sonneries d'ADN. Les deux sonneries sont jointes comme un réseau et peuvent être bien décelées. Au centre est la polymérase ARN T7. Crédit d'image : Julian Valero, l'université de Bonn.

Nanomachines d'ADN ?

Puisqu'il est possible de former avec précision l'ADN, il est faisable de positionner un groupe fonctionnel dans un emplacement précis ; par exemple, ceci a été fait pour produire les circuits électroniques moléculaires, les périphériques optiques de proche-inducteur et les réseaux d'enzymes. Ainsi, est-il possible d'effectuer des nanomachines biologiques basés autour de l'ADN ?

L'ADN n'est pas le choix évident pour des nanomachines biologiques. De plus grandes structures comme des protéines peuvent effectuer des réactions catalytiques et l'ARN a la capacité de former les faibles obligations et ainsi les structures secondaires, qui consécutivement peuvent stabiliser des structures. Cependant, l'ADN a un avantage que sa structure est simple, pour cette raison il est facile de régler comment le nanomachine est assemblé.

Types de nanomachines d'ADN

Commutations moléculaires

C'est le plus simple des nanomachines d'ADN, qui alternent entre deux conditions selon des changements de son environnement, ou par la signalisation.

Le mouvement rotationnel peut être produit à partir de l'ADN en changeant comment le brin d'ADN se déforme. Des nucléotides de CG. dans l'ADN peuvent être renversés entre la B-forme « droitière » et « de la main gauche » la Z-forme. La concentration en sel de basse température et de haut peut induire ce contact. Un nanomachine tôt d'ADN a utilisé ce mécanisme pour changer la cornière entre deux ADN « tuiles ».

Le mouvement linéaire peut également être effectué en utilisant comment l'ADN se déforme ; Yang et la Cie. ont produit un nanomacine d'ADN effectué d'une boucle bloquée d'ADN fixée aux armes d'une jonction de congé, qui est une structure de quatre-arme contenant des séquences d'ADN identiques aux armes opposées. Les changements de l'isomérisation entre les paires de bases assorties, en se brisant à un côté et puis en reprenant de l'autre, peuvent permettre à cette jonction de congé d'émigrer.

Dans l'étude par Yang et Cie., le bromure d'éthidium de intercalation de teinture a été employé pour changer la conformation de la boucle d'ADN. Ceci fait rallonger et dérouler partiellement le brin d'ADN. Le transfert à la jonction de congé a détendu la tension provoquée par la modification conformationnelle provoquée par le bromure d'éthidium.

Il y a également la possibilité d'utiliser ces dispositifs pour rendre compte des changements de l'environnement ; par exemple, la modification conformationnelle peut être déclenchée par des changements de pH. Dans ce scénario change dans le pH pourrait avoir comme conséquence le grippement d'un ADN monocatenaire à une double helice d'ADN, ayant pour résultat une helice triple. Il y a une possibilité que, à l'avenir, à l'aide d'une combinaison de ces détecteurs il pourrait être possible de produire un système de distribution intelligent de médicament.

Déambulateurs cadencés

L'abvoce décrit par nanomachines d'ADN ont été basés sur une modification conformationnelle, mais que pourrait être réalisé si les modifications conformationnelles multiples étaient possibles ? Un exemple simple se compose de trois attaches monocatenaires d'ADN avec un échafaudage bicaténaire d'ADN.

Chacune de ces attaches a de seules séquences d'ADN, qui peuvent agir en tant que « règle », et quand l'attache spécifique de fragments d'ADN à l'échafaudage ceci peut faire redresser une modification conformationnelle une attache spécifique. Ceci peut alors avoir comme conséquence un mouvement directionnel le long d'une piste linéaire.

Moteurs moléculaires

Les moteurs moléculaires existent déjà, comme la myosine, et ces énergie d'utilisation produite par l'hydrolyse d'ATP comme pouvoir. C'a été l'inspiration derrière l'essai de produire les moteurs moléculaires basés sur l'ADN ; par exemple, de l'énergie produite en brisant les obligations de phosphodiester du réseau général d'ADN peut potentiellement être employée comme pouvoir pour les moteurs moléculaires.

Un exemple d'un nanomachine d'ADN

Les mamans et la Cie. ont vérifié l'utilisation d'un nanomachine d'ADN qui peut fonctionner dans une cellule. Ce nanomachine d'ADN est actionné par ATP. Les composantes du nanomachine d'ADN ont été assemblées sur un nanoparticle d'or.

Une arme épingle à cheveux-verrouillée d'oscillation a été ajoutée au nanoparticle d'or et ceci a compris un « début ». Le début est déclenché par une molécule-cible intracellulaire, qui fait déménager l'arme d'oscillation. Une piste bicaténaire d'ADN répond alors à l'arme mobile d'oscillation. Les auteurs ont également noté que ceci peut être employé pour concevoir le microRNA en cellules vivantes.

Sources

Bath, J. et Tuberfield, A.J (2007) ADN Nanomachines. Nanotechnologie https://www.nature.com/articles/nnano.2007.104 de nature

Mamans, P. - Q. et nanomachine de haut intégré de Cie. (2018) A ADN fonctionnant en cellules vivantes actionnées par un stimulus endogène. Chem. Sci. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/sc/c8sc00049b

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Last Updated: Dec 6, 2019

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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