9.3. DNS origami a gyakorlatban

Ebben a fejezetben laboratóriumi gyakorlati példákkal illusztráljuk milyen „objektumokat" tudunk „kiszámítani" a DNS molekulák segítségével. A fejezetben bemutatott képek Paul Rothemundtól származnak, akinek ezúton is megköszönjük, hogy a szerző rendelkezésére bocsátotta őket e könyvhöz.

A DNS origami során egy hosszú egyszálú DNS láncból indulunk ki (ez a kísérletben kb. 7250 bázis hosszúságú). Ehhez több (kb. 250 féle) rövid komplementer láncrészt terveznek, olyan módon, hogy ezek a rövid láncok az eredeti lánc két távolabbi részét tudják összekötni. Ennek segítségével az eredeti lánc úgy hajlik, olyan alakot vesz fel, amiben ezek a láncrészek egymás közelébe kerülnek. Így lehet pl. a 9.10. ábrán látható mosolygó arcot (smiley) mintázó molekulát létrehozni.

9.10. ábra - A smiley :) molekula „tervrajza".

A smiley :) molekula „tervrajza".

A molekula mérete (a kör átmérője kb. 100 nm). A 9.11. ábra a kísérleti megvalósításról készült, és bizonyítja, hogy az eredeti hosszú DNS molekula tényleg összehajtogatható így. (Minden hajtásnál rövid molekulák vannak, amik a hidrogénkötések segítségével irányítják az eredeti láncot.)

9.11. ábra - A smiley molekulák létrejöttek.

A smiley molekulák létrejöttek.

Hasonló módon, ha az eredeti, hosszú molekulát máshogy hajtogatjuk össze (más rövid „hajtogató-molekulákat" használunk), kaphatunk háromszögeket (lásd 9.12. ábra). Az összefűző rövid DNS láncok némelyike dudort tartalmaz, ez adja a mintát ami a háromszögeken látható.

Ezek a háromszögek ráadásul úgy voltak tervezve, hogy a megfelelő külső oldalaikon ragadós részek vannak, amik segítségével összeállhatnak hatszögekké (9.13. ábra).

9.12. ábra - Két DNS háromszög.

Két DNS háromszög.

9.13. ábra - DNS hatszög a háromszögekből.

DNS hatszög a háromszögekből.

Hasonló módon lehet DNS szőnyeget is készíteni, ahol egy nagy téglalap alakú molekula jön létre a hajtogatással, amin a mintát ugyancsak az összefűző láncok dudorjaival tudjuk létrehozni (lásd 9.14. és 9.15. ábrák).

9.14. ábra - DNS szőnyeg hópihe mintákkal.

DNS szőnyeg hópihe mintákkal.

9.15. ábra - DNS szőnyeg térképpel (az Amerikát formázó minta háromszor fordul elő a szőnyegen).

DNS szőnyeg térképpel (az Amerikát formázó minta háromszor fordul elő a szőnyegen).

Ugyancsak érdekes kísérletek, amikor fluoreszcens festékkel megjelölt DNS molekulák felhasználásával digitális számláló kijelzőt készítettek kutatók, vagy amikor a háromszor hármas táblán amőba játékot, tic-tac-toe-t játszottak a DNS számítógéppel.

Az általunk is említetthez hasonló módszerekkel három dimenziós DNS alakzatok is létrehozhatóak. Ez a munka, a DNS tervezése és ezáltal különböző alakú molekulák létrehozása a DNS nanotechnológia, amely sokféle alkalmazással kecsegtet.