El ADN es la materia de la vida pero también es materia de la nanotecnología. Debido a que las moléculas de ADN con estructuras químicas complementarias se reconocen y se unen entre sí, las hebras de ADN pueden encajar como bloques de Lego para hacer objetos a nanoescala de formas y estructuras complejas.

Pero los investigadores deben trabajar con ensamblajes de ADN mucho más grandes para lograr un objetivo clave:construir dispositivos en miniatura duraderos, como biosensores y contenedores de administración de medicamentos. Eso ha sido difícil porque las cadenas largas de ADN son flexibles y el método estándar para ensamblar cadenas largas es propenso a errores.

Usando una proteína de unión al ADN llamada RecA como una especie de barra de refuerzo a nanoescala, o barra de refuerzo, para soportar el andamio de ADN flexible, Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han construido varios de los más grandes rectangulares, formas lineales y de otro tipo jamás ensambladas a partir del ADN. Las estructuras pueden ser de dos a tres veces más grandes que las construidas con técnicas estándar de autoensamblaje de ADN.

Además, debido a que el nuevo método requiere menos piezas químicamente distintas para construir estructuras organizadas que la técnica estándar, conocido como origami de ADN, es probable que reduzca el número de errores al construir las formas. Esa es una gran ventaja para el esfuerzo de producir dispositivos confiables basados ​​en ADN en grandes cantidades, dijo el investigador del NIST Alex Liddle.

Aunque la capacidad de RecA para unirse al ADN de doble hebra se conoce desde hace años, el equipo del NIST es el primero en integrar filamentos de esta proteína en el ensamblaje de estructuras de ADN. La adición de RecA ofrece una ventaja particular:una vez que una unidad de la proteína se une a un pequeño segmento de ADN de doble hebra, automáticamente atrae a otras unidades para que se alineen junto a él, de la misma manera que los imanes de barra se unirán de un extremo a otro. Como ladrillos que llenan los cimientos, RecA alinea toda la longitud de la cadena de ADN, extensión, ensanchándolo y fortaleciéndolo. Un disquete Una hebra de ADN de 2 nanómetros de ancho puede transformarse en una estructura rígida cuatro veces más ancha.

"El método RecA amplía enormemente la capacidad de los métodos de autoensamblaje de ADN para construir estructuras más grandes y sofisticadas, ", dijo Daniel Schiffels de NIST.

Schiffels, Liddle y su colega Veronika Szalai describen su trabajo en un artículo reciente en ACS Nano .

El nuevo método incorpora la técnica del origami de ADN y va más allá, según Liddle. En origami de ADN, Las hebras cortas de ADN que tienen una secuencia específica de cuatro pares de bases se utilizan como grapas para unir secciones largas de ADN. Para hacer que el esqueleto de ADN delgado sea más fuerte y más grueso, la hebra puede volverse sobre sí misma, rápidamente usando la cuerda larga.

Si el origami de ADN tiene que ver con el plegado, Liddle comparó el nuevo método de su equipo con la construcción de una habitación. comenzando con un plano de planta. La ubicación del corto, trozos de ADN de una sola hebra que actúan como grapas marcan las esquinas de la habitación. Entre las esquinas hay un largo pedazo delgado de ADN monocatenario. La enzima ADN polimerasa transforma una sección del largo trozo de ADN monocatenario en la versión bicatenaria de la molécula, un paso necesario porque RecA solo se une fuertemente al ADN de doble hebra. Luego RecA se ensambla a lo largo de la doble hebra, reforzando la estructura del ADN y limitando la necesidad de grapas adicionales para mantener su forma.

Con menos grapas necesarias, Es probable que el método RecA pueda construir estructuras organizadas con menos errores que el origami de ADN, Dijo Liddle.