(Phys.org) —Un nuevo estudio demuestra que los investigadores pueden controlar la distancia entre dos moléculas de modo que puedan ajustar el tamaño del paso a un tamaño tan pequeño como el radio de Bohr. Este estudio de prueba de concepto que utiliza técnicas de origami de ADN muestra cómo el posicionamiento molecular se puede ajustar a nivel atómico a temperatura ambiente en solución. Este trabajo tiene aplicaciones para arquitectura molecular, así como reacciones químicas basadas en plantillas. Este estudio aparece en Nanotecnología de la naturaleza .

Las imágenes TEM en el informe de Jonas J. Funke y Hendrik Dietz parecen una serie de máquinas simples que un estudiante aprendería en la escuela. pero estas simples máquinas están hechas de ADN. Pero, similar a las máquinas simples, a medida que aumenta el ángulo entre las piezas que se cruzan, la distancia entre los extremos distales de las piezas que se cruzan aumenta. Funke y Dietz controlaron la distancia de los extremos distales demandando una hélice de ajuste, una hélice de ADN cuya longitud aumenta al agregar pares de bases.

Las piezas que se cruzan también son hélices de ADN, lo que significa que a medida que el ángulo converge, la distancia entre una hélice y la otra disminuye. Los pares de bases en cada hélice están a cierta distancia de los pares de bases en la otra hélice. Como demuestra este trabajo, esa distancia es ajustable.

Funke y Dietz demostraron que el ángulo cambia al aumentar la longitud de la hélice del ajustador al hacer hélices de longitudes de diez pares de bases a cincuenta pares de bases. Los estudios TEM mostraron un ángulo que aumentaba suavemente a medida que aumentaba la longitud de la hélice del ajustador. Los brazos de ADN y las hélices de ajuste proporcionan el andamio para controlar la distancia entre dos moléculas que interactúan colocadas en los brazos.

Funke y Dietz utilizaron estudios FRET para comprender mejor la distancia y la interacción entre dos moléculas en este andamio de ADN. En FRET, un cromóforo donante transfiere energía a un cromóforo aceptor. La eficiencia de esta transferencia está relacionada con la distancia entre los cromóforos. En este estudio, los cromóforos se colocaron en las posiciones cinco, quince, y veinticinco a lo largo de los brazos de ADN. La posición cinco es la más cercana al ángulo del vértice y la veinticinco es la más alejada del vértice. Encontraron una relación entre las intensidades de emisión y la longitud de la hélice del ajustador. Adicionalmente, Los estudios electroforéticos mostraron que la funcionalización del andamio de ADN con cromóforos no cambiaba las propiedades del andamio.

A medida que las distancias de los cromóforos disminuyeron de 9,0 nm a 3,5 nm, observaron las interacciones esperadas donante / aceptor. Cuando las distancias disminuyeron de 3,5 nm a 1,5 nm, observaron extinción de la fluorescencia. Sus datos sugirieron que podían discernir distancias tan pequeñas como 0,04 nm. Esto se confirmó con un estudio mejorado de extinción de fluorescencia, mostrando que es posible discernir distancias que difieren en 0.04 nm, o menos que el radio de Bohr.

Finalmente, comprender cómo las fluctuaciones térmicas a temperatura ambiente afectan las distancias moleculares, Funke y Dietz analizaron las reacciones de reticulación química de los grupos tiol. Los grupos tiol se colocaron a quince pares de bases lejos del ángulo del vértice y se hicieron reaccionar con cinco moléculas enlazadoras de bismaleimida homo-bifuncionales diferentes con distancias y fluctuaciones térmicas conocidas. Esto permitió dos posibles reacciones, la reacción reticulada y la reacción no reticulada.

Al graficar el rendimiento de reticulación en función de la distancia, descubrieron que mientras la bismaleimida fuera lo suficientemente larga como para abarcar la distancia, entonces produciría el producto reticulado. Que no, el rendimiento fue a cero. Los resultados experimentales mostraron que la caída del rendimiento fue gradual y a una distancia mayor que la longitud del contorno de la bismaleimida, debido a fluctuaciones a temperatura ambiente y en solución. Por ejemplo, BMOE, uno de los compuestos de bismaleimida, tiene una longitud de contorno de 1.05 nm, pero el rendimiento se redujo a 3,5 nm. Usando un modelo cuantitativo para la reacción, Funke y Dietz pudieron calcular las fluctuaciones en la coordenada de distancia dentro de 0.5 nm.

Este estudio de prueba de concepto demuestra la posibilidad de utilizar un andamio de ADN para controlar la distancia molecular. Cuando le preguntamos sobre las implicaciones de su investigación, El Dr. Funke dijo:"Organizar la materia con cada vez más precisión es un objetivo clave para la ciencia y la tecnología. Nuestro estudio muestra, que el origami de ADN en andamiaje permite el posicionamiento racional de dos moléculas con resolución atómica y, por lo tanto, abre nuevas oportunidades para estudiar y manipular interacciones moleculares.

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