Origami de ADN es el proceso de plegar ADN a nanoescala para crear formas de dos y tres dimensiones.
El ADN es un material de construcción muy útil, debido a la especificidad de las interacciones entre pares de bases. Así que Paul Rothemund se propuso en 2004 convertir el ADN en un arte científico, en un campo innovador conocido como origami de ADN. El proceso implica el plegamiento de una hebra larga y larga de ADN, unida por muchas hebras “básicas” más pequeñas que permiten que el ADN forme muchas formas.
Los detalles están bien expresados por Wikipedia:
- ¿Existe la posibilidad de que la humanidad evolucione de ADN a TNA?
- ¿Qué tan difícil sería escribir un programa que simule los efectos del ADN?
- Si el ADN cambia constantemente, ¿eso significa que la mayoría de las células en su cuerpo tienen material genético diferente?
- ¿Dónde se encuentra el ADN en la célula?
- ¿La secuencia de ADN ocurre en India? ¿Dónde?
Para producir una forma deseada, las imágenes se dibujan con un relleno de trama de una sola molécula larga de ADN. Este diseño se introduce en un programa informático que calcula la colocación de hebras de grapas individuales. Cada grapa se une a una región específica de la plantilla de ADN y, por lo tanto, debido al emparejamiento de bases de Watson-Crick, se conocen y muestran las secuencias necesarias de todas las hebras de grapas. El ADN se mezcla, luego se calienta y enfría. A medida que el ADN se enfría, las diversas grapas tiran de la hebra larga en la forma deseada. Los diseños son directamente observables a través de varios métodos, incluida la microscopía electrónica, la microscopía de fuerza atómica o la microscopía de fluorescencia cuando el ADN está acoplado a materiales fluorescentes. [1]
La literatura ha sugerido muchas aplicaciones potenciales para el origami de ADN, incluida la inmovilización de enzimas, las cápsulas portadoras de fármacos y el autoensamblaje de nanorobot. Profundicemos un poco más.
I. Una droga en una caja
El año pasado, un estudio histórico informó que los investigadores habían hecho una caja. Pero esta no era una caja ordinaria: era una caja hecha completamente de origami de ADN, con una hebra de ADN que mantenía la caja cerrada y otra ‘ llave ‘ de ADN que abrió la caja.
Muchos nanotecnólogos de ADN están ansiosos por explotar este tipo de embarcación para mejorar la entrega de medicamentos, pero muchos obstáculos deben superarse antes de que esto pueda suceder. Lograr que una caja de ADN pase a través de una membrana celular es, en el mejor de los casos, difícil. Una solución a este problema es cubrir la caja con una membrana similar a la de los virus envueltos, que tienen proteínas especiales para facilitar la entrada en la célula.
II Construyendo hojas artificiales
El origami de ADN también puede ayudar a los investigadores a permitir unir biomoléculas “de acuerdo con las especificaciones”. Muchos ingenieros que trabajan en la nanoescala con origami de ADN están intentando recrear el fotosistema II , un complejo de más de 20 subunidades de proteínas que es vital para la cadena de transporte de electrones de la fotosíntesis.
Mientras que recrear Photosystem II no ha tenido éxito hasta ahora, el origami de ADN podría abrir una nueva ventana para comprender la fotosíntesis y crear hojas artificiales para fines biológicos y energéticos. A partir de las estructuras de ADN en forma de jaula detalladas en la solicitud anterior, los investigadores planean posicionar proteínas específicas y unir componentes importantes del proceso de oxidación del agua , a fin de “mejorar el flujo directo de electrones en un sistema artificial”.
III. Reglas moleculares
El biofísico Friedrich Simmel, de la Universidad Técnica de Munich, utilizó el origami de ADN para crear reglas para medir distancias moleculares y calibrar microscopios de alta resolución.
Simmel diseñó un rectángulo de origami de ADN que mide 100 nm por 70 nm e incluyó algunas hebras básicas marcadas con moléculas de tinte fluorescente. Cuando el ADN se pliega, dos grapas marcadas se sientan en los extremos opuestos del rectángulo en ubicaciones precisas. Esta regla se puede utilizar para calibrar microscopios de alta tecnología que pueden resolver objetos más pequeños que el límite de difracción de la luz, aproximadamente 200 nm (ref. 2 ). Los tipos de moléculas generalmente utilizadas para calibrar estos ámbitos, como piezas sueltas de ADN o proteínas filamentosas, no son ideales porque son flexibles y sus dimensiones pueden cambiar.
IV. ADN nanorobots
El pináculo de la innovación de origami de ADN es la creación de pequeños nanobots de origami de ADN. Investigadores de la Universidad de Harvard han informado sobre el autoensamblaje y la destrucción de los vasos de entrega de drogas utilizando el origami de ADN. Estos nanobots están diseñados para atacar especialmente a las células infectadas, y están construidos de manera similar a la ‘caja de drogas’. Los investigadores utilizaron un modelo de enfermedad de leucemia y linfoma para probar con éxito sus nanobots.
Otros han propuesto el origami de ADN como sustituto de la circuitería nanoelectrónica, especialmente en dispositivos plasmónicos. Los dispositivos plasmónicos son una alternativa más efectiva a la fibra óptica, ya que ofrecen la velocidad de transmisión de la luz en un tamaño más pequeño. Sin embargo, la tecnología actualmente está limitada por el costo y la dificultad, ya que organiza materiales metálicos en patrones de tamaño menor a 100 nm. Los investigadores dicen que “las esferas de oro podrían posicionarse utilizando el origami de ADN” para crear estructuras mejores y más efectivas. Se están haciendo progresos en ese frente, pero llevará años, tal vez décadas, ver los frutos de esta labor.
Estos son algunos de los usos más interesantes y destacados del origami de ADN. ¡Espero que esto ayude y disfrútalo!
[1] http://www.nature.com/news/2010/…
[2 [http://en.wikipedia.org/wiki/DNA…
