Вчені із США і Китаю з'ясували, що молекула ДНК може сприяти формуванню у наночастинок строго визначеної структури. Послідовність, що складається з одного типу нуклеотидів, взаємодіючи з частинками золота, призводила до появи структур певної форми. А ось поєднання різних ланцюжків нуклеотидів давало самий цікавий ефект...

Як ми пам'ятаємо, молекула ДНК є своєрідною матрицею - інформація про те, яким повинен бути білок, зберігається в ній у вигляді послідовностей з чотирьох азотистих основ, званих нуклеотидами. Ці нуклеотиди комплементарні один одному - так, у подвійних ланцюжках навпаки підстави по імені аденін завжди знаходиться його"колега" тимін, а з гуаніном постійно "партнерствует" цитозин. В більшості випадків поєднання кожних трьох підстав відповідає якийсь амінокислоти зі складу білка (хоча є і сигнальні послідовності, які подають команди у процесі синтезу).

Коли клітці потрібен якийсь білок, двуспиральная ДНК "расплетается" і на її основі синтезується матриця-посередник, так звана інформаційної РНК. В її молекулі є ті ж азотисті основи (тільки тимін там замінений на схожий урацил, якого в самій ДНК, крім як у бактеріофага PBS1, більше ні в кого немає), тому РНК може сміливо вирушати в рибосому - місце, де з амінокислот білки збираються. А вже на цьому "комбінат" спеціальні речовини прочитають записану на ній, на її основі підберуть всі необхідні амінокислоти і з'єднають їх один з одним.

Отже, як бачите, ДНК дійсно являє собою хороший приклад природної матриці. Довгий час вчені вважали, що ця унікальна молекула може допомагати збиратися тільки білків. Однак нещодавно з'ясувалося, що матричні функції носія спадкової інформації куди більш універсальні. Зокрема, ДНК може допомагати різним наночасткам купувати необхідну структуру.

Відбувається це так: при додаванні молекул ДНК до наночасткам ця кислота зв'язується з ними селективним чином, з'єднавши наночастинки один з одним. Зв'язування відбувається з-за того, що наночастинки зазвичай заряджені, і азотисті основи - теж. Використовуючи властивість протилежних зарядів притягатися один до одного, органічні "запчастини" ДНК і неорганічні наночастинки утворюють досить цікаві структури.

Тим не менш, до цих пір вчені не могли зрозуміти закономірностей впливу ДНК на конфігурацію наночастинок. Простіше кажучи, було незрозуміло, які послідовності дезоксирибонуклеїнової кислоти сприяють утворенню кульок, кубиків, зірочок і т. п. Однак нещодавно групі дослідників з Іллінойського університету в Урбані та Шампейн (США) спільно з їх колегами з Університету Цінхуа (Китай) вдалося з'ясувати, яким чином ДНК визначає кінцеву структуру металевих наночастинок, з якими взаємодіє.

У серії експериментів учені інкубували призматичні наночастинки золота з різними ДНК-послідовностями. Після в суміш додавався відновлювальний агент (це був гідроксиламін) і одна з солей золота для того, щоб почався процес вибудовування структури наночастинок. Його ж результати спостерігали за допомогою електронних мікроскопів - як трансмісійних (просвічують), так і скануючих.

У результаті з'ясувалося, що кожен з чотирьох нуклеотидів ДНК був відповідальний за формування певних структур. Так, послідовність, що містить тільки аденін, взаємодіючи з золотом, створювала лише частинки округлої форми з нерівною поверхнею. А ось тиминовые ланцюжка сприяли створенню шестиконечні зірочок. Якщо за справу брався цитозин, то наночастинки виходили округлі, але з гладкою поверхнею, гуаниновые же послідовності ініціювали появу гексагональних наноутворень.

Проте найцікавішим виявилось те, що комбінація двох будь-яких типів азотистих основ (наприклад, аденіну і тиміну) створювала частинки усередненої форми. Зокрема, коли вчені інкубували саме таку послідовність, то золото склалося в структури, що нагадують зірочки з закругленими променями. А з'єднання гуаніна з цитозином призвело до появи структур, схожих на кульки з ребристою поверхнею. Вчені вважають, що тут великий простір для експериментів, оскільки варіантів поєднань нуклеотидів дуже і дуже багато.

Автори переконані, що їх відкриття можна використовувати і в практичних цілях. У самому справі, наночастки з вивіреною за шаблоном ДНК структурою згодяться в гетерогенном каталізі, успіх якого часто залежить навіть від тонкої структури поверхні частинок каталізатора. Також їх можна успішно використовувати в спектроскопії комбінаційного розсіювання, де частинки, адсорбовані на поверхні, різко підсилюють спектроскопічні сигнали.

Отже, виходить, що ДНК дійсно є універсальною матрицею, здатної на основі укладеної в ній інформації перетворювати не тільки живий, але і неживу матерію. Питання лише в тому, яким чином прочитати цю саму інформацію...