Техника когда-нибудь может быть использована для недорогого и быстрого производства компьютерных технологий размером с молекулу - химик из Нью-Йоркского университета Надриан Симан и его коллеги сообщают о результатах, опубликованных в выпуске журнала Nature от 6 августа
Группа исследователей во главе с химиком из Нью-Йоркского университета Надрианом С. Симаном в сотрудничестве с ученым-компьютерщиком Калифорнийского технологического института Эриком Уинфри разработала простой, предсказуемый и высокоточный процесс, позволяющий молекулам в растворе собираться самостоятельно. в двумерные кристаллы с заранее запрограммированными топографическими особенностями. Такая молекулярная самосборка представляет собой подход «снизу вверх» к изготовлению объектов с нанометровой точностью.
Работа команды Симана, о которой сообщается в выпуске журнала Nature от 6 августа, считается значительным достижением в области нанотехнологий - усилий ученых по управлению детальной структурой материи в максимально возможном масштабе. На протяжении десятилетий ученые изо всех сил пытались разработать надежные методы организации групп молекул в упорядоченные структуры.
Исследование команды Симана может иметь практическое значение для инженеров, пытающихся разработать компьютерную технологию размером с молекулу. Работа может также привести к прогрессу в определении структуры биологических молекул.
Команда Симана работала с синтетическими молекулами двойного кроссовера ДНК (DX). Исследователи использовали ключевую химическую особенность ДНК - ее способность связываться с другими молекулами ДНК и распознавать их путем спаривания оснований, специфичных для последовательности. Генные инженеры используют эту особенность, конструируя ДНК с одноцепочечными выступами или «липкими концами», способными связываться с комплементарными последовательностями оснований и сближать две молекулы ДНК.
Визуализация с помощью атомно-силовой микроскопии показала, что кристаллы, изготовленные командой Симана, соответствуют их предполагаемому дизайну. Один набор кристаллов имел повторяющуюся структуру AB молекулярных единиц DX, где единицы B обладали модификациями, видимыми в виде полос. Другой набор имел структуру A-B-C-D, где только единицы D имели модификации. Оба набора имели полосы, расположенные через равные промежутки на предсказанных расстояниях; полосы в структуре A-B-C-D были в два раза дальше друг от друга, чем в структуре AB, демонстрируя точность молекулярного распознавания.
Авторы статьи в Nature, озаглавленной «Дизайн и самосборка двумерных кристаллов ДНК», следующие: Эрик Уинфри, Вычислительные и нейронные системы, Калифорнийский технологический институт; Фуронг Лю, химический факультет Нью-Йоркского университета; Лиза А. Венцлер, химический факультет Нью-Йоркского университета; и Надриан С. Симан, химический факультет Нью-Йоркского университета.
Надриан Симан родился в Чикаго в 1945 году. Получив степень бакалавра биохимии в Чикагском университете, он получил степень доктора философии. получил степень доктора биологической кристаллографии в Университете Питтсбурга в 1970 году. Его постдокторская подготовка в Колумбийском университете и Массачусетском технологическом институте делала упор на кристаллографию нуклеиновых кислот. Он получил свою первую независимую должность в SUNY/Олбани, где разочарование экспериментом по кристаллизации макромолекул привело его однажды в паб кампуса. Там он понял, что сходство между 6-ветвевыми разветвленными соединениями ДНК и периодическим набором летучих рыб в «Глубине» Эшера может привести к рациональному подходу к кристаллизации, описанному здесь. С тех пор он пытается внедрить это в течение последних десяти лет в Нью-Йоркском университете. Дополнительная информация доступна на