Notícia

Cápsulas de DNA com padrões variáveis ​​e capacidade de reações enzimáticas podem abrir caminho para células artificiais e robôs moleculares

Fonte

Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

quarta-feira, 22 dezembro 2021 06:45

Áreas

Genoma. Nanotecnologia.

Biofísicos do Japão encontraram maneiras de fazer e manipular estruturas de DNA semelhantes a cápsulas que poderiam ser usadas no desenvolvimento de sistemas moleculares artificiais. Esses sistemas podem funcionar, por exemplo, dentro do corpo humano. O estudo foi uma colaboração entre o Dr. Yusuke Sato, da Universidade de Tohoku, e o Dr. Masahiro Takinoue, do Instituto de Tecnologia de Tóquio, e as descobertas foram publicadas na revista científica JACS Au.

Para fazer as cápsulas, os pesquisadores primeiro criaram dois tipos diferentes de nanoestruturas de DNA. Cada tipo foi feito usando três moléculas de DNA de fita simples com pedaços aderentes em suas extremidades. Devido às diferenças em suas sequências de DNA, apenas nanoestruturas semelhantes se juntaram quando os dois tipos foram misturados.

Os pesquisadores então combinaram as nanoestruturas em solução com uma mistura oleosa de moléculas carregadas e não carregadas. A mistura foi primeiro aquecida e depois resfriada e, finalmente, examinada ao microscópio.

Os pesquisadores descobriram que gotículas de água em óleo se formaram, com as nanoestruturas de DNA se acumulando na interface água-óleo. As nanoestruturas se reuniram em diferentes tipos de padrões semelhantes a manchas, dependendo da concentração de cada tipo em relação ao outro.

Os cientistas também descobriram que as nanoestruturas de DNA se aglomeraram de forma mais homogênea quando uma nanoestrutura de DNA em forma de X foi adicionada à mistura para conectar os dois tipos. Isso funcionou tão bem dentro das vesículas lipídicas quanto nas gotículas de água em óleo. O Dr. Sato e o Dr. Takinoue também conseguiram separar as cápsulas de DNA das gotículas e vesículas sem perder sua forma de cápsula. Finalmente, eles foram capazes de abrir as cápsulas e degradá-las usando enzimas específicas.

Os resultados demonstram uma abordagem para a construção e modificação de cápsulas de DNA que podem ter uma variedade de funções e propósitos diferentes. Por exemplo, elas poderiam ser usadas ​​para transportar substâncias para órgãos-alvo específicos, liberando sua carga quando expostas a certas enzimas. Elas também poderiam ser móveis, usando nanoestruturas de DNA que podem ser manipuladas para alterar as formas das cápsulas. Ou poderiam ser modificadas com proteínas ou dispositivos moleculares baseados em DNA para fazer estruturas compartimentais funcionais, como membranas celulares.

“Acreditamos que cápsulas funcionais feitas de DNA, como as que projetamos, podem fornecer uma nova abordagem para o desenvolvimento de estruturas capsulares para estudos de células artificiais e robótica molecular”, afirmaram os pesquisadores.

A partir de agora, a equipe trabalhará na inserção de diferentes tipos de carga nas cápsulas, incluindo processadores de informações de DNA, com o objetivo de liberá-los em resposta a estímulos específicos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Fonte: Instituto de Tecnologia de Tóquio. Imagem: microcápsulas de DNA com padrões feitos de nanoestruturas de DNA desenhadas por sequências. Fonte: Divulgação, Instituto de Tecnologia de Tóquio.

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