Учёные выяснили, как управлять формой и структурой ДНК и РНК

Исследователи из Университета штата Северная Каролина использовали компьютерное моделирование, чтобы понять, как именно заряженные золотые наночастицы влияют на структуру ДНК и РНК. Это может привести к новым методам манипуляции этими генетическими материалами.

Работа открывает перспективы для создания приложений, способных хранить и транспортировать генетическую информацию, создавать индивидуальные каркасы для биоэлектроники и разрабатывать новые технологии доставки лекарств.

"В природе метры ДНК плотно упакованы в каждой живой клетке. Это возможно, потому что ДНК плотно обёрнута вокруг положительно заряженного белка — гистона. Мы хотели бы научиться придавать форму ДНК, используя аналогичный подход, но заменяя гистон заряженной золотой наночастицей", — объясняет Джессика Нэш, ведущий автор работы.

В своей модели исследователи манипулировали зарядом наночастиц, добавляя или удаляя положительно заряженные лиганды — органические молекулы на поверхности наночастицы. Это позволило определить, как нуклеиновая кислота реагирует на каждый уровень заряда.

"Это позволит исследователям понять, какой заряд необходим для получения желаемой кривизны нуклеиновой кислоты", — говорит Ярослава Инглинг, соавтор исследования.

Зарядом можно управлять не только лигандами. Например, в растворе его можно изменять, регулируя pH среды.

Работа также демонстрирует прогресс в области вычислительных исследований материалов.

"Наши крупномасштабные модели учитывают каждый атом, участвующий в процессе. Это пример того, как мы можем использовать передовое вычислительное оборудование, такое как графические процессоры (GPU), разработанные для видеоигр, для проведения современных научных симуляций", — отмечает Нан Ли, соавтор работы.

Исследовательская группа теперь использует эти результаты для разработки новых наночастиц различной формы и с разной поверхностной химией, чтобы получить ещё больший контроль над формой и структурой нуклеиновых кислот.

"Никто даже не приблизился к эффективности природы, когда дело доходит до упаковки и распаковки нуклеиновых кислот. Мы пытаемся углубить наше понимание того, как именно это работает", — заключает Ярослава Инглинг.