ДНК оказалась прекрасным нанопроводом

Рис. 1. Модель спирали ДНК. Изображение компании Visual Science.

У нитей ДНК обнаружили способность хорошо проводить электрический ток, что теоретически позволяет использовать их в качестве нанопроводов. Результаты нового исследования пока не опубликованы в рецензируемом научном журнале, но их краткое изложение доступно на сайте Королевского химического общества.

ДНК является носителем генетической информации в клетках живых существ. Молекулы дезоксирибонуклеиновых кислот представляют собой полимеры, закрученные друг вокруг друга в двойную спираль. Мономеры ДНК – нуклеотиды – состоят из азотистого основания, сахара дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. Вторая и третья составляющие мономеров неизменны, а азотистые основания представлены четырьмя возможными типами (именно за счет различных оснований ДНК может кодировать информацию об организме).

Авторы новой работы отталкивались от того факта, что электроны в молекулах ДНК могут «путешествовать» вдоль цепей и, таким образом, сами цепи будут работать как электрические провода. Чтобы проверить, насколько хорошо ДНК будет выполнять функцию нанопровода, ученые закрепили на золотом электроде цепи дезоксирибонуклеиновых кислот длиной около 34 нанометров. К свободным концам нитей были присоединены молекулы флуоресцентного красителя, который начинает светиться при изменении окислительно-восстановительного потенциала (в данном случае такое изменение означало, что по нитям ДНК идет ток). Вся система помещалась в фосфатный буфер, и при подаче небольшого напряжения оказалось, что электроны действительно перемещаются вдоль нитей ДНК.

Ученые показали, что проводимость нитей не изменяется при несовершенстве сахаро-фосфатного остова, но падает вдвое при «вырезании» из цепи азотистых оснований. Еще одним «секретом» высокой электропроводности ДНК оказалась плотная упаковка нитей на электроде – она минимизирует возможность изгибания и повреждений в структуре молекул.

В последнее время ученые создали множество различных наноустройств, в основе которых лежат нити ДНК. Так, в 2009 году был разработан измеритель кислотности клетки, работающий в пределах значений pH от 5,5 до 6,8. Подобные «лакмусовые бумажки», теоретически, будут востребованы как в фундаментальной науке, так и, например, в медицине.

Источник