چگونه با کمک DNA کوچکترین آنتن جهان ساخته شد

به گزارش نانومگزین، پژوهشگران«دانشگاه مونترآل» (UdeM) کانادا، یک نانوآنتن را برای بررسی حرکات پروتئین‌ها ابداع کرده‌اند. این نانوآنتن، یک روش جدید برای بررسی تغییر ساختاری پروتئین‌ها به مرور زمان است و می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر نانوفناوری‌های طبیعی و طراحی‌شده توسط انسان کمک کند.

«الکسیس والی بلیزل» (Alexis Vallée-Bélisle)، استاد شیمی دانشگاه مونترآل و از پژوهشگران این پروژه گفت: نتایج این پژوهش، آنقدر هیجان‌انگیز هستند که ما می‌توانیم آنها را در حال حاضر به یک استارتاپ ارائه دهیم تا نانوآنتن‌ تجاری‌سازی شود و در دسترس بیشتر پژوهشگران و صنایع دارویی قرار بگیرد.

پژوهشگران بیش از ۴۰ سال پیش، نخستین سنتزکننده DNA را برای ایجاد مولکول‌هایی که اطلاعات ژنتیکی را رمزگذاری می‌کنند، ابداع کردند. والی بلیزل ادامه داد: شیمی‌دانان در سال‌های اخیر دریافته‌اند که از DNA می‌توان برای ساخت انواع نانوساختارها و نانوماشین‌ها نیز استفاده کرد.

وی افزود: ما با الهام از ویژگی‌های لگو مانند DNA و با استفاده از قطعاتی که معمولا ۲۰ هزار برابر کوچک‌تر از موی انسان هستند، یک نانوآنتن فلورسنت مبتنی بر DNA ابداع کرده‌ایم که می‌تواند به توصیف عملکرد پروتئین‌ها کمک کند. نانوآنتن فلورسنت مانند یک رادیوی دو طرفه است که می‌تواند امواج رادیویی را هم دریافت و هم ارسال کند، نور را در یک رنگ یا طول موج می‌گیرد و با توجه به حرکت پروتئین، نور را به رنگ دیگری تبدیل می‌کند که ما می‌توانیم آن را تشخیص دهیم.

یکی از نوآوری‌های اصلی نانوآنتن‌ها این است که بخش گیرنده آنتن نیز از طریق تعامل مولکولی، برای حس کردن سطح مولکولی پروتئین مورد نظر استفاده می‌شود.

"اسکات هارون"(Scott Harroun)، دانشجوی مقطع دکتری رشته شیمی در دانشگاه مونترآل و از پژوهشگران این پروژه گفت: یکی از مزایای اصلی استفاده از DNA برای مهندسی نانوآنتن‌ها این است که شیمی DNA نسبتا ساده و قابل برنامه‌ریزی است.

وی افزود: نانوآنتن‌های مبتنی بر DNA را می‌توان با طول‌ها و انعطاف‌پذیری‌های متفاوتی ابداع کرد تا عملکرد آنها بهینه‌سازی شود. می‌توان یک مولکول فلورسنت را به راحتی به DNA متصل کرد و سپس این نانوآنتن فلورسنت را به یک نانوماشین بیولوژیکی مانند یک آنزیم متصل کرد. ما با تنظیم دقیق طراحی نانوآنتن، پنج آنتن به طول نانومتر ابداع کرده‌ایم تا هنگامی که پروتئین عملکرد بیولوژیکی خود را انجام می‌دهد، سیگنال مشخصی را تولید کند.

دانشمندان باور دارند که نانوآنتن‌های فلورسنت، راه‌های هیجان انگیز بسیاری را در بیوشیمی و نانوفناوری می‌گشایند. هارون گفت: به عنوان نمونه، ما توانستیم در زمان واقعی و برای نخستین بار، عملکرد آنزیم "آلکالین فسفاتاز"(ALP) را با انواع مولکول‌های بیولوژیکی و داروها شناسایی کنیم. این آنزیم، در بسیاری از بیماری‌ها از جمله سرطان‌های گوناگون و التهاب روده نقش دارد.

«دومینیک لاوزون» (Dominic Lauzon)، از پژوهشگران این پروژه گفت: این روش جدید علاوه بر کمک کردن به درک نحوه عملکرد یا عملکرد نادرست نانوماشین‌های طبیعی که به بیماری منجر می‌شوند، می‌تواند به شیمیدانان کمک کند تا به شناسایی داروهای جدید امیدوارکننده‌ بپردازند و همچنین، مهندسان حوزه نانو را برای توسعه نانوماشین‌های بهبودیافته راهنمایی کند.

به گفته دانشمندان، یکی از پیشرفت‌های اصلی این نانوآنتن‌ها، سادگی استفاده از آنها است.

والی بلیزل اضافه کرد: شاید آنچه ما را بیش از همه هیجان‌زده می‌کند، درک این موضوع باشد که بسیاری از آزمایشگاه‌های سراسر جهان که مجهز به یک طیف‌سنج معمولی هستند، می‌توانند به راحتی از این نانوآنتن‌ها برای بررسی پروتئین مورد نظر خود استفاده کنند و به شناسایی داروهای جدید یا توسعه نانوفناوری‌های جدید بپردازند.

این پژوهش، در "Nature Methods" به چاپ رسید.