Een groep onderzoekers van de Arizona State University is erin geslaagd met DNA dubbelgekromde driedimensionale structuren te maken. In een artikel gepubliceerd in Science is te lezen hoe de onderzoekers de mogelijkheden van DNA-origami hebben uitgebreid.

Bij DNA-origami wordt gebruik gemaakt van de eigenschap van nucleotiden dat ze altijd dezelfde basenparen vormen. Stukken DNA met ontworpen sequenties worden gebruikt om te laten hybridiseren met een lang stuk enkelstrengs DNA. De dubbele helix die hierdoor ontstaat wordt door de stukken DNA vanzelf opgevouwen tot de gewenste structuur.

Het idee van DNA-origami is niet nieuw; de techniek werd in 2006 geïntroduceerd door Paul W.K. Rothemund. De afgelopen jaren zijn verschillende creatieve DNA-structuren gemaakt met allerlei mogelijke toepassingen, maar het ontwerpen van deze structuren had één belangrijke beperking: het was niet mogelijk om structuren met complexe krommingen te maken.

De onderzoekers in Arizona lijken dit probleem nu te hebben opgelost. Ze maakten eerst tweedimensionale concentrische ringen van DNA door steeds één van de strengen in de dubbele helix te laten overspringen naar een naastgelegen ring. Deze ‘cross-overs’ zorgen ervoor dat het DNA zich niet uitstrekt. Daarna waagden ze zich aan andere ontwerpen zoals een vierkant en een driepuntige ster. Onder de atoomkrachtmicroscoop waren de structuren duidelijk te zien.

Door te variëren met de plaatsen van de cross-overs konden de onderzoekers driedimensionale structuren maken met krommingen in verschillende richtingen. Door ook het aantal nucleotiden in zo’n cross-over te veranderen konden krommingen groter of kleiner gemaakt worden.

De groep slaagde erin om bollen, halve bollen, en ellipsoïden van DNA te maken. De ultieme creatie was een fles met een ronde bodem. Deze structuren waren duidelijk herkenbaar onder de transmissie-elektronenmicroscoop.

Het filmpje Biodesign team builds nanoforms laat zien hoe de onderzoekers te werk gingen.

Bron: Arizona State University

Onderwerpen