Chemici vyrobili z DNA nejmenší anténu světa, měří jen pět nanometrů

Vědci z Montrealské univerzity vytvořili nanoanténu pro sledování pohybu proteinů. Zařízení, o němž tento týden informoval časopis Nature Methods, je úplně novou metodou, která může pomoci sledovat změny proteinů v průběhu času a může vědcům pomoci lépe porozumět přírodním, ale i lidmi navrženým nanotechnologiím.

„Výsledky jsou tak skvělé, že jsme hned začali pracovat na založení start-upu, který by tuto nanoanténu dokázal komerčně využít a ona se tak dostala k co nejvíc vědcům ve farmaceutickému průmyslu,“ uvedl hlavní autor studie Alexis Vallée-Bélisle.

Před více než čtyřiceti lety vědci vynalezli první syntetizátor DNA, který umožnil vytvořit molekuly kódující genetickou informaci. „V posledních letech si ale chemici uvědomili, že DNA lze využít také k vytváření různých nanostruktur a nanostrojů,“ vysvětluje Vallée-Bélisle.

Obousměrná vysílačka

„DNA má vlastně podobné vlastnosti jako stavebnice LEGO, skládá se z drobných kostiček, z nichž se dá skládat cokoliv. Inspirovali jsme se těmito vlastnostmi a vytvořili jsme z těchto kostiček, které jsou dvacettisíckrát menší, než je tloušťka lidského vlasu, fluorescenční nanoanténu na bázi DNA, která může pomoci s pochopením funkcí proteinů,“ dodal.

„Podobně jako obousměrná vysílačka, která dokáže přijímat i vysílat rádiové vlny, fluorescenční nanoanténa přijímá světlo v jedné barvě nebo vlnové délce a v závislosti na pohybu proteinu, který snímá, pak vysílá zpět světlo v jiné barvě, kterou můžeme detekovat,“ popisuje vědec princip miniaturního zařízení.

Jednou z hlavních inovací těchto nanoantén je, že přijímací část antény je využita také ke snímání molekulárního povrchu studovaného proteinu prostřednictvím molekulární interakce – jako by to byla současně anténa a ještě k tomu kamera.

„Největší výhodou použití DNA pro konstrukci těchto nanoantén je, že chemie DNA je relativně jednoduchá a programovatelná,“ říká první autor studie Scott Harroun. Nanoantény na bázi DNA se podle něj dají syntetizovat s různou délkou a flexibilitou, což znamená, že se dá velmi snadno zajistit, aby byly specializované pro řadu konkrétních úkolů. „K DNA lze snadno připojit fluorescenční molekulu a pak tuto fluorescenční nanoanténu připojit k biologickému nanostroji, například enzymu,“ vysvětluje.

K čemu to je?

Výsledná anténka sice měří pouhých pět nanometrů, ale vydává zřetelný signál, když protein vykonává svou biologickou funkci. Takové fluorescenční nanoantény otevírají podle vědců mnoho zajímavých cest v biochemii a nanotechnologiích.

„Podařilo se nám například poprvé v reálném čase detekovat funkci enzymu alkalické fosfatázy s různými biologickými molekulami a léčivy,“ řekl Harroun. Tento enzym se podílí na mnoha onemocněních, včetně různých druhů rakoviny a střevních zánětů.

„Kromě toho, že nám tato nová metoda pomůže pochopit, jak přirozené nanostroje fungují nebo nefungují, což následně vede k onemocnění, může také pomoci chemikům identifikovat nové slibné léky a také nasměrovat nanoinženýry k vývoji vylepšených nanostrojů,“ dodal spoluautor studie Dominic Lauzon.

Jedním z hlavních pokroků, které tyto nanoantény umožňují, je podle vědců také jejich snadné použití. „Asi nejvíce nás těší, že spousta laboratoří na celém světě, které jsou vybaveny běžným spektrofluorometrem, by mohlo tyto nanoantény snadno využít ke studiu svých oblíbených proteinů, například k identifikaci nových léčiv nebo k vývoji nových nanotechnologií,“ doplnil Vallée-Bélisle. 

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Jak se svět blíží ke katastrofickým klimatickým jevům, rozebírá agentura AP

Agentura AP varuje v rozsáhlém textu před příliš optimistickým pohledem na katastrofální události současnosti i vykreslováním budoucnosti pozitivními scénáři.
před 9 hhodinami

V hlubinách ostravsko-karvinských dolů objevili geologové králíkit

V ostravsko-karvinských dolech objevili odborníci dosud neznámý minerál. Pojmenovali ho po českém geologovi Jiřímu Králíkovi, nese tak jméno králíkit. Minerál je natolik drobný, že ho nelze pozorovat ani běžným optickým mikroskopem, k jeho popisu proto museli využít několik specializovaných metod, uvedli zástupci olomoucké přírodovědecké fakulty, kteří se na výzkumu podíleli s odborníky z olomouckého vysokoškolského ústavu CATRIN, ostravské univerzity, ale i ze zahraničí.
před 11 hhodinami

Ruský dron řízený AI zabil tři civilisty. Brzo to bude jako ve filmu Terminátor, varují Ukrajinci

Američtí novináři popsali první případ, kdy umělá inteligence (AI) v dronu připravila o život lidi. Byli to tři ukrajinští civilisté, na které ruská zbraň vybavená pokročilým algoritmem zaútočila v Záporoží.
před 12 hhodinami

Osm miliard let na cestě. Dalekohledy zachytily záblesk vzdálené galaxie

Dalekohledy LST-1 a MAGIC na Kanárských ostrovech zachytily záření, které letělo vesmírem déle, než existuje Slunce a Země. Vyslalo ho aktivní galaktické jádro poháněné obří černou dírou, popsali čeští vědci, kteří se na objevu podíleli.
před 13 hhodinami

Záhadná nemoc zabíjí keňské slony, zvířata trpí ochrnutím

Nejméně devatenáct slonů uhynulo od června v jižní Keni na záhadné onemocnění, jehož příčinu se dosud nepodařilo zjistit. Zvířata trpí mimo jiné částečným ochrnutím a mají potíže se postavit. Keňská služba pro ochranu přírody (KWS) původně upozornila na vysoké koncentrace kyanidu v tělech uhynulých slonů a možnost otravy pesticidy, někteří odborníci ale tuto teorii zpochybňují. Informovala o tom agentura AFP.
před 14 hhodinami

Invazní sršeň asijskou zaznamenali na Mělnicku. Hnízdo se zatím nenašlo

V Liběchově na Mělnicku se v červenci a počátkem srpna opakovaně objevil jeden jedinec sršně asijské. Jde o invazní druh, který představuje významné riziko především pro včelstva a volně žijící hmyz. Pátrání po dalších jedincích nebo hnízdě bylo zatím neúspěšné. Není jasné, jestli se v okolí Liběchova vyskytuje hnízdo, anebo jde o dovezeného osamoceného jedince. Agentura ochrany přírody a krajiny (AOPK) ČR prosí veřejnost o pomoc s hlášením výskytů tohoto druhu.
24. 8. 2026

„Pluto je mrtvé,“ zaznělo před dvaceti lety v Praze. Osudnou se mu stala Xena

Pluto už není planetou dvacet let. Rozhodli o tom vědci na kongresu, který se konal v Praze a přinesl přesvědčivé argumenty pro jeho vyřazení a současně vytvoření zcela nové kategorie vesmírných těles.
24. 8. 2026

Obří gigantopithekové byli podobnější lidem, než se myslelo

Moderní věda toho zjistila v posledních letech o pravěkých předcích člověka už tolik, že to bourá konstrukce jejich řazení. Vlivný vědecký časopis navrhuje, že by se měly kategorie přestavět – a mohlo by se to týkat i záhadných obřích gigantopitheků.
24. 8. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.