Учёные СПбГУ научились настраивать ДНК-переключатели на нужную кислотность
ДНК-переключатели — наноустройства из цепочек ДНК, которые меняют структуру в зависимости от кислотности среды. Их планируют использовать в противоопухолевых препаратах, системах доставки лекарств и биосенсорах.
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) создали модель, которая позволяет предсказывать и настраивать порог срабатывания молекулярных переключателей на основе четырехцепочечных мотивов ДНК. Такие переключатели меняют структуру в зависимости от кислотности среды. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Analytical Chemistry.
Чувствительные к кислотности комплексы состоят из двух частей: G-квадруплекса и i-мотива. Оба могут сворачиваться в объемные структуры из четырех параллельных цепей, похожие на бочонки. У i-мотива такая сборка происходит в кислой среде. В нейтральной и щелочной среде структуры разбираются, и обе части связываются по всей длине, как застежка-молния. Раньше такие переключатели широко не использовали: не было способов предсказуемо задать, при какой кислотности они сработают.
Авторы создали два типа переключателей. В первом G-квадруплекс и i-мотив соединены короткой одноцепочечной нитью ДНК, во втором они самостоятельны. В кислой среде первый тип превращается в два бочонка, соединенных перетяжкой, а второй — в два несвязанных бочонка. Чем длиннее нить в первом типе, тем легче застежка разрушается даже в не очень кислой среде. В обоих типах порог срабатывания меняют, изменяя число неподходящих друг другу зубцов: при стабильной застежке нужна высокая кислотность, при меньшем числе подходящих зубцов — не такая высокая. Так ученые с точностью до десятых долей единицы определили, как менять структуру переключателя.
На основе полученных данных авторы — Павел Габрусёнок и Петр Соколов — построили модель сворачивания i-мотива и G-квадруплекса и их разборки до состояния застежки-молнии. Она позволит исследователям проектировать ДНК-переключатели для медицины и биотехнологии с заранее заданными свойствами.
Описанные нами принципы конструирования ДНК-переключателей в перспективе позволят создавать умные лекарства, которые активируются только в кислой среде опухоли, биосенсоры с настраиваемой чувствительностью и молекулярные логические устройства. В дальнейшем мы планируем применить наши разработки для создания нанолекарств, которые реагируют и на другие важные биологические показатели, например на концентрацию глюкозы или билирубина
Комментарии
Пока никто не написал. Будьте первым.