Израильские ученые вплотную приблизились к воплощению мечты всех нанотехнологов - созданию крохотного, состоящего из одной молекулы приспособления, которое патрулировало бы организм и подавало сигнал при вторжениях чужеродных агентов. Они создали простейшего наноробота, состоящего из единственной молекулы ДНК и способного распознавать вирусный геном, пока, правда, не в организме, а в лабораторных условиях, и подавать сигнал в форме видимого свечения.
Созданное группой Итамара Виллнера (Itamar Willner) «устройство» состоит из трех фрагментов. Один из них (сегмент А) распознает вирусную ДНК, второй (сегмент С) содержит инструкцию по синтезу каталитической молекулы ДНК, или ДНКзима (слово «рибозим», возникшее по аналогии с «энзимом» давно стало общепринятым). Сегмент В представляет собой участок, к которому прикрепляется фермент, отщепляющий ДНКзим от молекулы.
Устройство функционирует следующим образом: отдельная молекула ДНК или шпилька (единичная нить, концы которой соединены вместе, образуя петлю) одним концом прикрепляется к ДНК патогена, а вторым - к сегменту А ДНК-устройства. Это активирует содержащиеся в среде ферменты, функции которых заключаются в синтезе закодированного в сегменте С ДНКзима и его последующем высвобождении. После этого молекула гемина активирует ДНКзим, в свою очередь трансформирующий молекулу люминола, которая и испускает свечение.
Процесс кажется сложным, и для его осуществления требуется присутствие в среде нескольких ферментов, нуклеотидов для построения ДНК и других ингредиентов. Однако, если ДНК патогена запускает процесс, ДНК-устройство синтезирует и высвобождает индуцирующие свечение молекулы ДНКзима одну за одной, тем самым усиливая сигнал. Весь процесс занимает не более получаса, что выгодно отличает новый подход от существующих методов выявления вирусов и бактерий, для осуществления которых требуется множество сложных химических этапов.
Существующее ДНК-устройство способно распознать ДНК поражающего бактерии вируса M13 в концентрации, эквивалентной мешку сахара, растворенному в озере Мичиган. Авторы считают, что со временем, после доработок и усовершенствований, разработанный ими подход ляжет в основу новых высокочувствительных методов лабораторной диагностики различных инфекционных заболеваний по образцам крови или других биологических жидкостей.
«Наноробот» из молекулы ДНК выявляет вирусы