Experimenten uitgevoerd door een natuurkundige van de Universiteit van York hebben nieuwe inzichten opgeleverd in hoe DNA zich assembleert tot nanostructuren, de weg vrijmaakt voor nauwkeuriger gebruik in technologie en geneeskunde.

Dokter Katherine Dunn, nu een Research Associate in de Intelligent Systems Group in het Department of Electronics in York, presenteert haar bevindingen in een paper gepubliceerd in Natuur . Het beschrijft hoe de experimenten van dr. Dunn in Oxford aantoonden dat DNA-strengen niet alleen zichzelf konden assembleren, maar, daarbij, ze volgen verschillende en identificeerbare paden.

DNA-origami is een techniek om DNA te gebruiken om levenloze fysieke structuren op nanoschaal te bouwen. Door gebruik te maken van de opmerkelijke eigenschappen van DNA, wetenschappers kunnen een breed scala aan zelfassemblerende nanostructuren synthetiseren. Een typische DNA-origamivorm vouwt vaak voornamelijk zoals gewenst, maar soms kunnen verkeerd gevouwen structuren voorkomen.

Om een ​​meer gedetailleerd inzicht te krijgen in het montageproces, Dr. Dunn bestudeerde een modelsysteem dat bestaat uit een structuur die in veel verschillende configuraties kan worden gevouwen. Ze gebruikte gespecialiseerde beeldverwerking om te kijken naar het scala aan mogelijke vormen, en vastgesteld dat er vouwpaden zijn die de voorkeur hebben voor deze structuren en dat de montage niet willekeurig is.

Ze vond aanwijzingen voor samenwerking tussen DNA-strengen en toonde aan dat ze elkaar tijdens de montage kunnen beïnvloeden. Haar gegevens toonden ook aan dat kleine aanpassingen aan de componenten kunnen worden gebruikt om de vorm van de nanostructuur aanzienlijk te veranderen. Deze ontdekking betekent dat wetenschappers in staat zullen zijn meer controle uit te oefenen over de zelfassemblage van DNA en, als resultaat, kan het algehele succes van het proces radicaal verbeteren.

Dr Dunn zei:"Mijn werk in Oxford wierp licht op de zelfassemblage van DNA-origami, en het begrijpen van dit proces is een belangrijke doorbraak omdat het de ontwikkeling van meer geavanceerde DNA-nanostructuren voor specifieke doeleinden mogelijk zou kunnen maken."

Mogelijke toepassingen van DNA-origamistructuren en -apparaten zijn onder meer gerichte medicijnafgifte, moleculair computergebruik en de bouw van chemische assemblagelijnen op nanoschaal.

Nutsvoorzieningen, als lid van het team van professor Andy Tyrrell in York, Dr. Dunn onderzoekt hoe de eigenschappen van DNA-machines veranderen wanneer ze op een oppervlak worden geïmmobiliseerd. Ze werkt aan hun integratie met conventionele elektronica en hun mogelijke gebruik als componenten van bio-geïnspireerde computersystemen.

Dr Dunn zegt:"York is een inspirerende plek om te wonen en te werken, en het onderzoek dat we doen in de afdeling Elektronica is erg spannend, met het potentieel voor ontdekkingen met een grote impact in de toekomst."