ԴՆԹ-օրիգամի՝ գիտության և արվեստի սահմանին

Օրիգամին թղթից եռաչափ առարկաներ պատրաստելու հնագույն արվեստ է: Հին ասիական այս սովորույթն իր կիրառությունն է գտել նաև գիտության մեջ: 

Դարերի հնություն ունեցող այդ արվեստը գիտնականներին ոգեշնչել է ստեղծել նանոկառույցներ: Սակայն այդ կառույցների ստեղծման համար գիտնականներն օգտագործում են ոչ թե թուղթը, այլ կենսաբանական մոլեկուլները, մասնավորապես՝ ԴՆԹ-ն: 

ԴՆԹ-օրիգամի
Աղբյուրը՝  The Scientist

ԴՆԹ-ն ավելին է, քան պարզապես ժառանգական տեղեկատվություն կրող և փոխանցող մոլեկուլը: Նուկլեինաթթուներն իրենց քիմիական հատկությունների շնորհիվ կիրառվում են նաև ոչ կենսաբանական նպատակներով: Ներկայումս գիտնականները ԴՆԹ-ն օգտագործում են մեծ ծավալով տվյալների պահպանման, օրինակ՝ գրքերի, նկարների, Շեքսպիրի սոնետների, և նույնիսկ համակարգչի օպերացիոն համակարգի տվյալները նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ կոդավորելու համար: 

ԴՆԹ-օրիգամին մի մեթոդ է, որը հնարավորություն է տալիս ԴՆԹ-ն փաթեթավորել, ծալել ցանկացած ձևով և ստանալ տարբեր եռաչափ կառույցներ: Դրանք նանոկառույցներ են, որոնք հնարավոր է դիտել էլեկտրոնային մանրադիտակով: Գիտնականները նուկլեինաթթուներից ստեղծել են զանազան նանոկառույցներ, որոնք կիրառվում են կենսաբանական ազդանշանները փոխանցելու, դեղամիջոցները թիրախ-բջիջներին հասցնելու գործընթացում, կենսամոլեկուլային վերլուծության և հաշվարկների համար:

Նանոկառույցները կարող են տարբեր ձևեր ունենալ՝ օկտաէդր, դոդեկաէդր, իկոսաէդր և այլն: Բայց ինչպե՞ս են ստեղծվում այդ կառույցները: Նանոկառույցների ստացման համար օգտագործվում են երկար միաշղթա ԴՆԹ և այդ միաշղթայի որոշակի տեղամասերին լրացնող կարճ միաշղթա հատվածներ: Կարճ հատվածները միանում են երկար շղթայի հատուկ տեղամասերին, երկար շղթան ծալվում է որոշակի տեղամասերում և ի վերջո ստանում ենք եռաչափ կառույց:

ԴՆԹ-ն որպես նանոկառույցների կառուցողական նյութ օգտագործելու գաղափարն առաջին անգամ առաջարկվել է 1980թ. բյուրեղագետ Նեդ Սիմանի կողմից: Ժամանակի ընթացքում նանոկառույցների ստացման տեխնիկան կատարելագործվել է և լրացվել համակարգչային ծրագրերով:

Շվեդ գիտնական Բյորն Հոգբերգը և նրա աշխատախումբը մշակել են ԴՆԹ-օրիգամիի համակարգչային ծրագիր, որի միջոցով հնարավոր է ընտրել այն կառույցը, որը ցանկանում ենք կառուցել ԴՆԹ-ով, այնուհետև հաշվարկել միաշղթա ԴՆԹ-ի երկարությունը, որոշել ծալվելու տեղամասերը և ընտրել համապատասխան կարճ միաշղթա հատվածները: 

ԴՆԹ-նանոկառույցներն ունեն խոռոչներ, որտեղ կարելի է տեղավորել, պատիճավորել որոշակի մոլեկուլներ: Դա հնարավորություն է տալիս ԴՆԹ-նանոկառույցների միջոցով տեղափոխել սպիտակուցներ, հատկապես ֆերմենտներ և ուսումնասիրել դրանց տեղաբաշխումը, յուրահատուկ փոխազդեցությունները, ակտիվությունը: 

Ստեղծվել են այնպիսի ԴՆԹ-նանոկառույցներ, որոնց տարածական կառուցվածքը փոփոխության է ենթարկվում միջավայրի ջերմաստիճանի, թթվայնության (pH), իոնների քանակի փոփոխության դեպքում: Բացի միջավայրի գործոններից, դրանց կառուցվածքի վրա կարող են ազդել նաև բջիջների ԴՆԹ-ի որոշակի հատուկ հատվածներ կամ սպիտակուցներ, որոնք կարող են բիոմարկերներ հանդիսանալ այս կամ այն հիվանդության ժամանակ: Դա հնարավորություն է տալիս նման կառույցները կիրառել նաև տարբեր հիվանդությունների ախտորոշման, ինչպես նաև բուժման ժամանակ: 

ԴՆԹ-նանոկառույցները կարևոր նշանակություն ունեն նանոբժշկության մեջ: Դրանցում կարելի է պատիճավորել հակաքաղցկեղային դեղամիջոցները, թերապևտիկ նշանակության պեպտիդներն ու նուկլեինաթթուները և հասցնել որոշակի թիրախ- բջիջների: Նման եղանակով իրականացվել է հակաքաղցկեղային դեղամիջոց դոքսոռուբիցինի տեղափոխումը: Քաղցկեղի դեմ պայքարում դոքսոռուբիցինով լցված նանոկառույցների արդյունավետությունը ցույց է տրվել և՛ մարդու բջջային կուլտուրաներում, և՛ մոդելային մկան մոտ: 

Գիտնականները շարունակում են նոր տեխնիկաներ մշակել ԴՆԹ-ից տարբեր կառույցներ պատրաստելու համար, ինչն անկասկած նոր հայտնագործություններ է խոստանում կառուցվածքային կենսաբանությունից մինչև նանոբժշկության բնագավառներում:

Աղբյուրը՝  The Scientist