Ahli kimia menggunakan DNA untuk membuat antena terkecil di dunia

Para peneliti di Université de Montréal telah menciptakan nanoantena untuk memantau pergerakan protein. Dilaporkan minggu ini di Nature Methods , perangkat ini adalah metode baru untuk memantau perubahan struktural protein dari waktu ke waktu — dan mungkin sangat membantu para ilmuwan untuk lebih memahami teknologi nano alami dan yang dirancang manusia.

“Hasilnya sangat menarik sehingga kami saat ini bekerja untuk mendirikan perusahaan baru untuk mengkomersialkan dan membuat nanoantenna ini tersedia untuk sebagian besar peneliti dan industri farmasi,” kata profesor kimia UdeM Alexis Vallée-Bélisle, penulis senior studi tersebut.

Antena yang bekerja seperti radio dua arah

Lebih dari 40 tahun yang lalu, para peneliti menemukan synthesizer DNA pertama untuk membuat molekul yang mengkodekan informasi genetik. “Dalam beberapa tahun terakhir, ahli kimia telah menyadari bahwa DNA juga dapat digunakan untuk membangun berbagai struktur nano dan mesin nano,” tambah peneliti, yang juga menjabat Ketua Penelitian Kanada di Bioengineering dan Bionanotechnology.

“Terinspirasi oleh sifat DNA ‘seperti Lego’, dengan blok bangunan yang biasanya 20.000 kali lebih kecil dari rambut manusia , kami telah menciptakan nanoantenna fluoresen berbasis DNA, yang dapat membantu mengkarakterisasi fungsi protein,” katanya.

“Seperti radio dua arah yang dapat menerima dan memancarkan gelombang radio , nanoantenna fluoresen menerima cahaya dalam satu warna, atau panjang gelombang, dan bergantung pada pergerakan protein yang dirasakannya, kemudian memancarkan cahaya kembali dalam warna lain, yang dapat kami deteksi. “

Salah satu inovasi utama dari nanoantena ini adalah bahwa bagian penerima antena juga digunakan untuk merasakan permukaan molekul protein yang dipelajari melalui interaksi molekuler.

Salah satu keuntungan utama menggunakan DNA untuk merekayasa nanoantena ini adalah kimia DNA relatif sederhana dan dapat diprogram,” kata Scott Harroun, mahasiswa doktoral UdeM dalam bidang kimia dan penulis pertama studi tersebut.

Antenna nano berbasis DNA dapat disintesis dengan panjang dan fleksibilitas yang berbeda untuk mengoptimalkan fungsinya,” katanya. “Seseorang dapat dengan mudah menempelkan molekul fluoresen ke DNA, dan kemudian menempelkan nanoantenna fluoresen ini ke mesin nano biologis, seperti enzim.

“Dengan menyetel desain nanoantenna secara hati-hati , kami telah menciptakan antena sepanjang lima nanometer yang menghasilkan sinyal berbeda saat protein menjalankan fungsi biologisnya .”

Antena nano fluoresen membuka banyak jalan menarik dalam biokimia dan nanoteknologi, para ilmuwan percaya.

“Misalnya, kami mampu mendeteksi, secara real time dan untuk pertama kalinya, fungsi enzim alkaline phosphatase dengan berbagai molekul biologis dan obat-obatan,” kata Harroun. “Enzim ini telah terlibat dalam banyak penyakit, termasuk berbagai kanker dan peradangan usus.

“Selain membantu kami memahami bagaimana mesin nano alami berfungsi atau tidak berfungsi, akibatnya mengarah pada penyakit, metode baru ini juga dapat membantu ahli kimia mengidentifikasi obat baru yang menjanjikan serta memandu nanoengineer untuk mengembangkan mesin nano yang lebih baik,” tambah Dominic Lauzon, rekan penulis studi melakukan Ph.D. dalam kimia di UdeM.

Salah satu kemajuan utama yang dimungkinkan oleh nanoantena ini juga kemudahan penggunaannya, kata para ilmuwan.

“Mungkin yang paling membuat kami bersemangat adalah kesadaran bahwa banyak laboratorium di seluruh dunia, yang dilengkapi dengan spektrofluorometer konvensional, dapat dengan mudah menggunakan antena nano ini untuk mempelajari protein favorit mereka, seperti mengidentifikasi obat baru atau mengembangkan teknologi nano baru,” kata Vallée -Belisle.

Artikel yang mereka rujuk. ‘Memantau perubahan konformasi protein menggunakan nanoantena fluoresen’ Desember 2021