Genom att använda proteiner som naturligt binder och ordnar DNA inuti celler, ett KAUST-ledt team har utarbetat en plug-and-play-strategi för att bygga stabila, skräddarsydda nanostrukturer.

Den mångsidiga men okomplicerade metoden för att designa hybrid-DNA-proteinaggregat ger nu ingenjörer en nanoskala-plattform för att lösa problem inom vetenskap. "DNA-protein-nanotekniken har potentiella tillämpningar inom många områden, inklusive medicin, bioteknik och analytisk kemi, "säger KAUSTs professor Satoshi Habuchi, som ledde studien.

Tanken att använda DNA som ett slags molekylärt origami går tillbaka till 1980 -talet, men det var bara två år sedan som forskare lyckades införliva proteiner i nanostrukturer. Som en sådan ny teknik, Habuchi insåg möjligheterna till förbättringar, som han identifierade, "Krävde att hitta nya byggstenar för konstruktion av DNA-protein självmonterade nanostrukturer.

Byggstenen som Habuchi och hans team valde att införliva i sina strukturer kallas en histon, en typ av protein som normalt fungerar som en spole för att vinda och komprimera DNA inuti cellen. Under rätt konstgjorda förhållanden, histoner och enkelsträngat DNA samlas också spontant i enskilda nanopartiklar och tvärbundna komplex.

Använda elektronmikroskop vid University's Imaging and Characterization Core Lab och annan avancerad utrustning i Habuchis laboratorium, forskarna karakteriserade strukturen för dessa histon-DNA-nanostrukturer. De kunde specificera hur de bildas med exakt geometri om de fick rätt kombination av temperatur, inkubationstid och kemisk miljö.

Den enda variabeln som tycktes ändra form var längden på DNA:t.

Histondekorationerna i DNA -origami -plattformen förenklar därför kraftigt designprinciperna för nanotekniken, säger Maged Serag, en forskare i Habuchis laboratorium. Vad mer, han lägger till, "Det faktum att vi integrerade ett protein i den övergripande strukturen hjälper till att öka tillämpningen av vårt tillvägagångssätt i olika aspekter av bioteknikområdet."

Habuchi, Serag och deras medarbetare har arbetat för att utveckla tekniken.

"Vi försöker integrera histonproteiner på specifika platser inom DNA-origamistrukturer, ett första steg mot att konstruera komplicerade nanostrukturer, "Förklarar Serag.

Hybridsammansättningarna kan också hjälpa forskare att bättre förstå histonproteiners grundläggande roll för att reglera genuttryck och DNA -replikation. Studien, Habuchi säger, kunde belysa dessa grundläggande biologiska funktioner.