Химический метод сборки ДНК с использованием наночастиц серебра значительно превосходит традиционные способы. Рассмотрим, как функционирует эта новая технология, ее достоинства и будущее в области генной инженерии.
Команда ученых из Японии разработала инновационную технологию для сборки и разрезания ДНК, которая обещает значительно превзойти традиционные методы. Вместо использования биологических ферментов, исследователи применили мелкие частицы драгоценного металла, что дало возможность создавать более длинные и устойчивые генетические конструкции.
В современной генной инженерии для работы с фрагментами ДНК применяются рестрикционные ферменты — рестриктазы. Эти молекулярные ножницы имеют одно важное ограничение: они могут разрезать ДНК только в строго определенных местах, формируя очень короткие «липкие концы». Эти выступающие последовательности часто оказываются недостаточно прочными, чтобы обеспечить надежное соединение длинных цепей, что снижает общую эффективность сборки генома.
Ученые из Университета Нагоя решили воспользоваться другим подходом — химическим. Они обратились к реакции 1990-х годов, в которой ионы серебра разрушали модифицированную ДНК, но столкнулись с проблемой осаждения металла и низким выходом продукта (всего 14%).
Прорыв в данной технологии стал возможен благодаря применению наночастиц серебра, покрытых полиэтиленгликолем для повышения стабильности. Это дало возможность увеличить эффективность расщепления ДНК до 92% при комфортной температуре 37 °C всего за 31 час. Более того, наночастицы выполняли роль фильтра, притягивая нежелательные фрагменты ДНК, что повысило чистоту раствора и увеличило выход целевого продукта до рекордных 98%.
Основное преимущество новой методики — длина «липких концов». Технология позволяет получать выступы длиной в 8 оснований, тогда как стандартные ферменты справляются с этим значительно хуже. Такая конфигурация непосредственно влияет на прочность соединения: при свесе в 18 оснований эффективность сборки составила 44% по сравнению с 8% у традиционного метода, что является пятикратным улучшением. В среднем общая эффективность сборки ДНК возросла вдвое.
Чтобы подтвердить работоспособность метода, ученые собрали фрагмент ДНК, кодирующий зеленый флуоресцентный белок (GFP), ввели его в клетки человека и успешно наблюдали свечение, тем самым подтвердив точность сборки. Следующий шаг для исследователей — проверка возможности одновременного соединения нескольких фрагментов для создания ДНК геномного масштаба.
Тем временем в России разработан недорогой и эффективный сорбент для химии.
Фото: hi-tech.mail.ru