设计师穿孔:新膜孔与DNA纳米技术

提供了一个简单的、低成本的方法合成生物学的工具和技术在诊断设备和药物发现有潜在的应用。这项研究刊登在最新一期《应用化学》杂志上。

膜孔的网关控制传输的基本分子否则不透水膜周围细胞生物。通常由蛋白质,毛孔大小不同的控制流的离子和分子的细胞作为一个生物体的新陈代谢的一部分。

我们对膜孔的理解都来自自然毛孔的研究,从等效结构建立在实验室通过合成生物学家。但合成蛋白质是出了名的难以处理由于复杂和不可预知的方式可以折叠的结构。即使是很小的蛋白质错误折叠蛋白质的属性变化,这意味着建筑合成毛孔的蛋白质可能会有风险和耗时。

一个更直接的方法是所谓的“理性工程”使用像DNA构建块。尽管通常被称为生命的遗传密码,DNA链,化学比蛋白质更简单,远比蛋白质更容易、更可预测的工作。因此他们是一个有用的在实验室构建纳米结构材料。

“DNA是一种建筑材料,是非常简单的规则”,斯蒂芬博士说Howorka(伦敦大学学院化学)。“新纳米结构可以很容易地使用计算机程序设计,和元素组合在一起就像乐高积木。所以我们可以建立或多或少任何我们想做的事情。”

使用这种方法,研究小组建立了一个小管直径只有14 5.5纳米,纳米(约10000倍小于人类头发的宽度)。这个人工纳米孔形成的主要部分。然而,将管子插入到细胞膜,必须解决的一个关键挑战:水溶性dna结构不会将自身嵌入的油腻的膜脂质组成。

为了克服这一点,科学家们化学与DNA管两大定位,使得脂质分子,有一种天然的亲缘关系。这些结构被管能够嵌入到膜。这些结构是基于自然派生的卟啉,是由一组由尤金博士以及(南安普顿大学)。

“卟啉分子的理想特征对于我们的目的,”以及解释道。“他们是一个强大的膜锚,纳米孔安全地锁到脂质膜。此外,荧光,这意味着他们很容易看到和学习。这使得它们比其他技术。”

毛孔和电气特征和荧光测量与乌尔里希博士合作大尺度(剑桥大学卡文迪许实验室)。

简单的自组装结构只有两个锚(先前的研究使用26个甚至72个这样的锚)极大地简化了设计和合成纳米孔。

“在未来,这新工艺将使我们能够调整DNA纳米孔比目前更大范围的应用程序可能,”大说。

能够创建合成途径脂质膜使众多应用在生命科学领域。在第一种情况下,若DNA纳米孔是极大的兴趣,如快速的DNA分析。

但是定制的毛孔也可以将援助新药的开发。原型药物通常旨在影响生物的目标,但不穿过细胞膜。自组装孔提供了一种途径药物进入细胞,允许更快的临床前筛查活动。