DNS-csipeszek<br/>

A Lucent Technologies (a Bell Laboratóriumok fejlesztő részlege) és az Oxfordi Egyetem kutatói elkészítették a világ első gépesített "DNS-csipeszeit", amelyeknek "karjai" megfelelő DNS-szakaszok hozzáadásával nyithatók és csukhatók.

A parányi eszközök százezerszer kisebbek egy gombostűfejnél: karjaik mindössze 7 nanométeresek (7 milliárdod méteresek). A kutatók szerint a DNS-csipeszek előállításához alkalmazott nanotechnológiával a mostaniaknál ezerszer nagyobb teljesítményű számítógépek készíthetők majd, amelyekbe a ma használatos milliónyi félvezető tranzisztor helyett milliárdnyi nanoméretű tranzisztor építhető be.

A DNS-csipesz alapállapotában nyitott karokkal lebeg az oldatban

"A jelenlegi technológiákkal az integrált áramkörök további miniatürizálása a jövő évtizedben gyakorlatilag végső határához érkezik - mondta Bernard Yurke, a Bell Labs fizikusa. Az öröklődésben kulcsszerepet játszó DNS-molekulák azonban egészen újfajta, nanoméretű eszközök gyártását teszik lehetővé. Ennek során kihasználjuk a DNS-molekuláknak azt a páratlanul előnyös tulajdonságát, hogy a különféle DNS-szakaszok csak meghatározott módon kapcsolódhatnak egymáshoz."

A kutatók először egymást kiegészítő, szintetikus DNS-szakaszokat készítettek, amelyek az eljárás minden egyes lépésében "felismerik" egymást. A teljes DNS-molekula jellegzetes kettős spirálja egy megcsavart létrához hasonlít, amelynek "fokait" egymást kiegészítő (komplementer) bázispárok alkotják: az adenin (A) csakis a timinhez (T), a citozin (C) csakis a guaninhoz (G) kapcsolódhat. A kutatók olyan egyszálú DNS-t szintetizáltak, amelyek a fokok közepén széthasított létrára emlékeztetnek. Először három fajta szálat készítettek, s helyeztek közös oldatba: az A szálon a bázisok sorrendje részben a B, részben pedig a C szál fele részének komplementere volt, így mindegyikhez kapcsolódni tudott. Az A szálon a kapcsolatot létesítő két szakasz közé egy rövid, forgópántként szolgáló szakaszt is beiktattak, így a kialakult "csipesz" két "karja" AB és AC szabadon mozoghatott. Önmagára hagyva ez a V-alakú szerkezet szélesre tárt karokkal lebeg az oldatban, a karok végén lekötetlen, szabad bázisokkal. A karok akkor záródnak össze, ha olyan negyedik fajta ("záró") DNS-szállal találkoznak, amely a B és a C szál lekötetlen feléhez tud kapcsolódni. A csipesz újbóli kinyitásához ezt a DNS-szálat kell eltávolítani, ami egy újabb, ötödik DNS-szállal ("nyitó") történhet. "A néhány cseppnyi oldatban levő mintegy 30 ezer milliárd DNS-csipesz a nyitó és záró DNS-szakaszok váltogatott hozzáadásával ismétlődően nyitható és zárható" - magyarázta Andrew Turberfield, az Oxfordi Egyetem fizikusa, aki a Bell Labsben töltött kutatóéve során vett részt a munkában. Elmondása szerint igazából csupán arra kellett nagyon gondosan ügyelniük, hogy az ötféle DNS-szálban csakis a kívánt szakaszok legyenek egymás kiegészítői ezt követően az oldatban más minden magától ment végbe.

A hozzáadott "záró" DNS kezdi összecsukni...

...majd bezárja a csipeszt

A parányi szerkezetek túlságosan picik ahhoz, hogy hagyományos mikroszkópos technikákkal megfigyelhetők legyenek, ezért a kutatók különleges, fluoreszcens módszerrel követték nyomon a DNS-csipeszek nyílását és záródását. A karok végéhez festékmolekulákat ragasztottak, amelyeket lézerfénnyel gerjesztettek: a fluoreszcens fény eloszlásából következtettek a karvégek távolságára, azaz a csipeszek állapotára.

Saját elmondása szerint Yurkéban az élő szervezetekben működő (például a sejtekben különféle anyagokat szállító) molekuláris méretű fehérjemotorok példája nyomán vetődött fel a DNS-csipesz ötlete. Mint mondta, a mozgatható csipesz csupán az első, legegyszerűbb szerkezet, amely lépésről lépésre tovább fejleszthető: a DNS-hez például elektromosan vezető molekulákat is kapcsolhatnak, s ezzel megkezdődhet az első kezdetleges, molekuláris méretű elektronikus áramkörök kiépítése.

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Az eredeti sajtóanyag a Lucent Technologies honlapján. Átfogó cikk a nanotechnológiával kapcsolatos alapvető tudnivalókról, gazdag linkgyűjteménnyel és a témához kapcsolódó korábbi cikkekkel.

Korábban:

2000. január 3. Tudósok olyan csipeszt alkottak, amely képes mindössze 500 nanométer átmérőjű tárgyak megfogására. Az eredményt újabb mérföldkőnek tartják az amúgy is gyorsan fejlődő nanotechnológiában, amely az anyag molekuláris és atomi szinten történő manipulálását jelenti.