Experiment utförda av en fysiker från University of York har gett nya insikter om hur DNA sätts ihop till nanostrukturer, banar väg för mer exakt användning inom teknik och medicin.

Dr Katherine Dunn, nu en forskarassistent i Intelligent Systems Group vid Department of Electronics i York, presenterar sina resultat i en tidning publicerad i Natur . Den beskriver hur Dr Dunns experiment i Oxford visade att DNA-strängar inte bara kunde monteras själv, men, genom att göra så, de följer distinkta och identifierbara vägar.

DNA-origami är en teknik för att använda DNA för att bygga livlösa fysiska strukturer på nanoskala. Genom att utnyttja DNA:s anmärkningsvärda egenskaper, forskare kan syntetisera ett brett utbud av självmonterande nanostrukturer. En typisk DNA-origamiform viks ofta i första hand efter önskemål, men ibland kan felvikta strukturer uppstå.

För att få en mer detaljerad förståelse av monteringsprocessen, Dr Dunn studerade ett modellsystem som består av en struktur som kan vikas till många olika konfigurationer. Hon använde specialiserad bildbehandling för att titta på mängden möjliga former, och fastställt att det finns föredragna vikningsvägar för dessa strukturer och att monteringen inte är slumpmässig.

Hon hittade bevis för samarbete mellan DNA-strängar och visade att de kan påverka varandra under montering. Hennes data visade också att mindre modifieringar av komponenterna kunde användas för att väsentligt förändra hur nanostrukturen bildas. Denna upptäckt innebär att forskare kommer att ha förmågan att utöva mer kontroll över DNA-självmontering och, som ett resultat, kan radikalt förbättra processens övergripande framgång.

Dr Dunn sa:"Mitt arbete på Oxford kastade ljus över självmontering av DNA-origami, och att förstå denna process är ett betydande genombrott eftersom det skulle kunna möjliggöra utvecklingen av mer sofistikerade DNA-nanostrukturer för specifika ändamål."

Potentiella tillämpningar av DNA-origamistrukturer och -anordningar inkluderar riktad läkemedelsleverans, molekylär beräkning och konstruktion av kemiska monteringslinjer i nanoskala.

Nu, som medlem av professor Andy Tyrrells team i York, Dr Dunn undersöker hur egenskaperna hos DNA-maskiner förändras när de är immobiliserade på en yta. Hon arbetar för deras integration med konventionell elektronik och deras potentiella användning som komponenter i bioinspirerade datorsystem.

Dr Dunn säger:"York är en inspirerande plats att bo och arbeta på, och forskningen vi gör på Institutionen för elektronik är mycket spännande, med potential för höginverkande upptäckter i framtiden."