Mezcla de microtúbulos modificados con ADN, Los enlazadores de kinesina y origami de ADN conducen a formaciones de microtúbulos en forma de estrella que están conectados por enlazadores de kinesina. Esta red se contrajo dinámicamente cuando se agregó energía ATP. Crédito:Matsuda K. et al., Nano letras, 30 de Abril, 2019
Los investigadores han utilizado con éxito el origami de ADN para realizar contracciones parecidas a músculos lisos en grandes redes de sistemas motores moleculares. un descubrimiento que podría aplicarse a la robótica molecular.
"Demostramos con éxito el autoensamblaje programado de un sistema motor biomolecular, "escriben los investigadores de Japón y Alemania que realizaron el estudio.
El sistema motor biomolecular, compuesto por microtúbulos fibrosos y proteína quinesina motora, juega un papel fundamental en los sistemas de transporte celular. Los científicos creen que pueden utilizar los motores en robótica molecular, pero sigue siendo difícil ensamblar un sistema más grande a partir de pequeñas moléculas.
En el estudio actual publicado en Nano letras , el equipo de investigación que incluye a Akira Kakugo de la Universidad de Hokkaido, Akinori Kuzuya de la Universidad de Kansai, y Akihiko Konagaya del Instituto de Tecnología de Tokio desarrollaron un sistema que combinaba origami de ADN y microtúbulos. El origami de ADN se formó a partir de seis hélices de ADN agrupadas. La mezcla de los dos componentes hizo que los microtúbulos se autoensamblaran alrededor del origami de ADN formando estructuras en forma de estrella. Este autoensamblaje fue posible gracias a la unión de cadenas de ADN complementarias unidas a cada componente.
Luego, el equipo diseñó un "enlazador de kinesina" que está hecho de cuatro proteínas motoras de kinesina que irradian desde una proteína del núcleo central. Estos enlazadores de kinesina unieron los microtúbulos juntos, provocando la conexión de múltiples ensamblajes en forma de estrella, formando una red jerárquica mucho mayor.
Cuando el trifosfato de adenosina (ATP), una molécula que almacena y transporta energía, fue agregado al sistema, los enlazadores de kinesina se movieron, provocando que la red microtubular se contraiga dinámicamente en cuestión de minutos. Esto se asemeja a la contracción de los músculos lisos según los investigadores.
Esta contracción dinámica solo sucedió cuando el origami de ADN estaba presente, sugiriendo la importancia del ensamblaje jerárquico dentro de la red microtubular. "Más estudios podrían conducir al uso de ADN para Autoensamblaje programable y contracción de motores biomoleculares. Tales motores podrían encontrar aplicaciones en robótica molecular y el desarrollo de microválvulas para dispositivos microfluídicos, "dice Akira Kakugo.
