image: Model of unravelling ssOrigami under simulated gravity. This material relates to a paper that appeared in the 15 December 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by D. Han at Harvard Medical School in Boston, MA, and colleagues was titled, 'Single-stranded DNA and RNA origami.' view more
Credit: D. Han <i>et al., Science</i> (2017)
Al ayudar a expandir las posibilidades de diseño fácil de usar de las estructuras de tamaño nanométrico, los científicos han diseñado ADN y ARN monocatenarios (ssADN y ssARN) que pueden plegarse en las formas deseadas a voluntad a una escala sin precedentes. Sus invenciones monocatenarias, en comparación con las versiones bicatenarias más comunes (donde cadenas "grapa" cortas pliegan una cadena mucho más larga en una forma), ofrecen un mayor potencial para aumentar la rentabilidad, la producción a gran escala y la adaptabilidad de polímeros cambiantes de forma en nanotecnología. En el mundo biológico existen numerosos ejemplos de moléculas autoplegables portadoras de información, como las proteínas que se reestructuran en diversas formas para obtener una nueva función. Los esfuerzos sintéticos bioinspirados para construir estas moléculas han quedado demostrados con ADNs y ARNs multicadena que usan pares de bases complementarios para autocomprimirse, pero se han limitado los progresos en el diseño de formas moleculares grandes utilizando ADN o ARNs monocatenarios (que no tienen cadenas complementarias para ayudar a conducir el movimiento de plegado). Ahora, abordando el desafío de crear ssADN y ARN autoplegado más complejo, programable, replicable y sin nudos, Dongran Han y sus colegas han presentado ssOrigami de ADN o ARN de varias kilobases que podría plegarse en 18 estructuras diferentes, como un rombo, un rectángulo, un cuadrado, una cara sonriente y un corazón, todo programado con una herramienta de software fácil de usar. El ssOrigami se autoconfiguraba sin problemas en formas de tamaños de hasta 10 682-nt ssADN (37 veces más grandes que la estructura de ssADN más grande lograda anteriormente) y 6000-nt ssARN (10 veces más grandes que las estructuras de ssARN anteriores). Además, varias formas de ssOrigami podrían clonarse y amplificarse con éxito dentro de células vivas, como Escherichia coli, lo que representa una estrategia de producción de bajo coste y alta escala para la fabricación de nanoestructuras.
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