Die kleinste Mona Lisa der Welt „bemalt“ mit DNA
Forscher des California Institute of Technology in den USA haben eine kostengünstige Methode entwickelt, mit der sich DNA-Origami selbst zu großen Arrays mit vollständig anpassbaren Mustern zusammenfügt, wodurch eine Art Leinwand entsteht, die jedes Bild anzeigen kann.
Eine große DNA-Leinwand wird aus vielen kleineren quadratischen Origami-Kacheln zusammengesetzt, wie bei einem Puzzle. (Quelle: Datei Foto) Wissenschaftler haben die weltweit kleinste Kopie des berühmten Gemäldes 'Mona Lisa' des italienischen Universalgelehrten Leonardo da Vinci mit DNA erstellt.
Forscher des California Institute of Technology in den USA haben eine kostengünstige Methode entwickelt, mit der sich DNA-Origami selbst zu großen Arrays mit vollständig anpassbaren Mustern zusammenfügt, wodurch eine Art Leinwand entsteht, die jedes Bild anzeigen kann.
Während DNA vielleicht am besten dafür bekannt ist, die genetische Information von Lebewesen zu kodieren, ist das Molekül auch ein ausgezeichneter chemischer Baustein.
Ein einzelsträngiges DNA-Molekül besteht aus kleineren Molekülen, die als Nukleotide bezeichnet werden – abgekürzt A, T, C und G –, die in einer Reihe oder Sequenz angeordnet sind.
Die Nukleotide in einem einzelsträngigen DNA-Molekül können sich mit denen eines anderen Einzelstrangs zu doppelsträngiger DNA verbinden, aber die Nukleotide binden nur auf ganz bestimmte Weise: ein A-Nukleotid mit einem T oder ein C-Nukleotid mit einem G.
Diese strengen Regeln für die Basenpaarung machen es möglich, DNA-Origami zu entwerfen.
Eine große DNA-Leinwand wird aus vielen kleineren quadratischen Origami-Kacheln zusammengesetzt, wie bei einem Puzzle.
Moleküle können selektiv an den Klammern angebracht werden, um ein erhabenes Muster zu erzeugen, das mit Rasterkraftmikroskopie sichtbar ist.
Die Forscher entwickelten eine Software, die ein Bild wie die Mona Lisa aufnehmen, in kleine quadratische Abschnitte aufteilen und die DNA-Sequenzen bestimmen kann, die für die Bildung dieser Quadrate erforderlich sind.
Dann ließen sie diese Abschnitte sich selbst zu einem Überbau zusammenbauen, der die Mona Lisa nachbildet.
Um unsere Technik anderen Forschern, die an der Erforschung von Anwendungen mit mikrometergroßen flachen DNA-Nanostrukturen interessiert sind, leicht zugänglich zu machen, haben wir ein Online-Softwaretool entwickelt, das das gewünschte Bild des Benutzers in DNA-Stränge und Nasslabor-Protokolle umwandelt, sagte Lulu Qian, Assistant Professor bei Caltech.
Das Protokoll kann direkt von einem Liquid-Handling-Roboter gelesen werden, um die DNA-Stränge automatisch miteinander zu vermischen. Die DNA-Nanostruktur kann mühelos zusammengebaut werden, sagte Qian.
Mithilfe des Online-Softwaretools und automatischer Liquid-Handling-Techniken wurden mehrere andere Muster entworfen und aus DNA-Strängen zusammengesetzt, darunter ein lebensgroßes Porträt eines Bakteriums und ein bakteriengroßes Porträt eines Hahns.