Велики успех научника: Направљена ДНК антена која открива ране болести

Научници су направили најмању антену икада осмишљену – дужине само пет нанометара. За разлику од својих много већих парњака, ова минијатурна ствар не преноси радио-таласе, већ скупља информације о протеинима у телу који се стално мењају.

Наноантена је направљена од ДНК молекула који носе генетска упутства и који су око 20.000 пута мањи од власи људске косе. Такође је флуоресцентна, што значи да користи светлосне сигнале за снимање и извештавање о информацијама. А ти светлосни сигнали се могу користити за проучавање кретања и промене протеина у реалном време

Део иновације чини и то што део пријемника антена такође може да се користи да детектује молекуларну површину протеина који проучава. То резултира јасним сигналом када протеин испуњава своју биолошку функцију.

„Попут двосмерног радија који може и да прима и емитује радио-таласе, флуоресцентна наноантена прима светлост у једној боји или таласној дужини – и у зависности од кретања протеина који осети – затим преноси светлост у другој боји, коју можемо детектовати “, каже хемичар Алексис Вале Белис са Универзитета у Монтреалу (УдеМ) у Канади.

Конкретно, задатак антене је да мери структурне промене у протеинима током времена. Протеини су велики, сложени молекули који обављају све врсте основних задатака у телу, од подршке имуном систему до регулисања функције органа.

Међутим, како протеини журе да ураде свој посао, они пролазе кроз сталне промене у структури, прелазећи из стања у стање у веома сложеном процесу који научници називају динамиком протеина. А ми заправо немамо добре алате за праћење ове динамике протеина у акцији.

„Експериментално проучавање пролазних стања протеина остаје велики изазов јер технике високе структурне резолуције, укључујући нуклеарну магнетну резонанцу и рендгенску кристалографију, често се не могу директно применити за проучавање краткотрајних протеинских стања", објашњава научни тим у свом раду.

Најновија технологија за синтезу ДНК – која се око 40 година развија – може да произведе наноструктуре по мери различитих дужина и флексибилности, оптимизоване да испуне своје потребне функције.

Једна предност коју ова супер-мала ДНК антена има у односу на друге технике анализе је та што је у стању да ухвати веома краткотрајна стања протеина. То, кажу истраживачи, значи да овде постоји много потенцијалних примена, како у биохемији тако и у нанотехнологији уопште.

„На пример, успели смо да откријемо, у реалном времену и по први пут, функцију ензима алкалне фосфатазе са различитим биолошким молекулима и лековима“, каже хемичар Скот Харун из УдеМ-а. „Овај ензим је умешан у многе болести, укључујући различите врсте рака и запаљења црева.

Истражујући „универзалност“ њиховог дизајна, тим је успешно тестирао своју антену са три различита модела протеина, али постоји потенцијално још много тога што следи, а једна од предности нове антене је њена свеобухватна примена.

„Наноантене се могу користити за праћење различитих биомолекуларних механизама у реалном времену, укључујући мале и велике конформационе промене – у принципу, сваки догађај који може утицати на емисију флуоресценције боје“, пише тим у свом раду.

ДНК постаје све популарнија као грађевински блок који можемо синтетизовати и манипулисати да бисмо створили наноструктуре попут антене у овој студији. Хемија ДНК је релативно једноставна за програмирање и лака за коришћење када се програмира.

Истраживачи сада желе да створе комерцијални стартап тако да технологију наноантене могу практично паковати и користити други, било да су то фармацеутске организације или други истраживачки тимови.

„Можда је оно што нас највише узбуђује спознаја да би многе лабораторије широм света могле лако да користе ове наноантене за проучавање свог омиљеног протеина, као што је да идентификују нове лекове или да развију нове нанотехнологије“, каже Вале, преноси Сајенс алерт.