Наночастицы золота – небольшие золотые сферы диаметром всего пара миллиардных долей метра – стали нужным инструментом современной медицины. Ученые уже встроили их в миниатюрные совокупности доставки лекарственных препаратов для контроля свертываемости крови. Они кроме этого являются главным элементом созданного для уничтожения злокачественных опухолей устройства, проходящего на данный момент испытания.

Наночастицы золота. Предоставлено Кимберли Хамад-Шифферли

Но одно из особенностей таких наночастиц стоит на пути многих технологических разработок: они липкие. Наночастицы золота смогут быть сконструированы так, что будут привлекать к себе определенные биомолекулы, но и сами они «прилипают» ко многим вторым частицам, что довольно часто снижает их эффективность при исполнении поставленных перед ними задач.

Исследователи из Массачусетского технологического университета (Massachusetts Institute of Technology – MIT) нашли метод, как перевоплотить данный их недочёт в преимущество. В статье, сравнительно не так давно размещённой в American Chemical Society Nano, адъюнкт-машиностроения и профессор биоинженерии Кимберли Хамад-Шифферли (Kimberly Hamad-Schifferli) и научный сотрудник врач философии Сунхо Парк (Sunho Park) сказали о том, что им удалось применять свойство липкости наночастиц для двукратного повышения количества белка, вырабатываемого в ходе трансляции in vitro – серьёзного инструмента, применяемого биологами для надёжного получения громадных количеств белка с целью его изучения вне живой клетки.

Для образования белков по молекулярным шаблонам, именуемым мРНК, группы биомолекул планируют совместно в ходе трансляции. При трансляции in vitro такие биологические компоненты находятся в лабораторной пробирке (в противоположность трансляции in vivo, происходящей в живой клетке), а неестественные матричные РНК добавляются, дабы обеспечивать выработку каких-либо определенных белков, нужных ученым для изучения.

К примеру, если они желают изучить белок, не вырабатываемый клеткой в естественных условиях, либо белок вредный для клетки, синтезируемый в следствии случившейся мутации, для получения громадных количеств для того чтобы белка они смогут применять трансляцию in vitro. Но у in vitro трансляции имеется и оборотная сторона: она не столь действенна, как имела возможность бы быть. «Сейчас вы имеете возможность взять какой-либо белок, а за следующие два дня не получите ничего», – растолковывает Хамад-Шифферли.

При денежной помощи Университета биоинженерии и биомедицинской визуализации (Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering) Хамад-Шифферли и ее сотрудники сперва решили сконструировать совокупность, талантливую предотвращать трансляцию. Данный процесс, известный как подавление, либо ингибирование, трансляции, может остановить выработку вредных белков либо оказать помощь исследователям выяснить функцию определенного белка, замечая за поведением клетки при его отсутствии. Дабы достигнуть этого Хамад-Шифферли прикрепила ДНК к наночастицам золота, сохраняя надежду, что громадные агрегаты из наночастиц и огромных молекул ДНК (NP-DNA) смогут заблокировать трансляцию.

Но она была обескуражена, найдя, что NP-DNA не уменьшили выработку белка, как ожидалось. Практически она получила данные, говорящие о том, что NP-DNA не подавляют, а усиливают трансляцию.

Выясняется, липкие наночастицы доставляют биомолекулы, нужные для трансляции, в яркую близость к месту событий, что разрешает ускорить целый процесс. Помимо этого, ДНК-компонент комплекса NP-DNA сконструирован для привязки к своеобразной мРНК, которая будет транслирована в определенный белок.

Сообщение должна быть достаточно прочной, дабы удерживать мРНК на месте трансляции, но одновременно и достаточно не сильный, дабы мРНК имела возможность соединяться с другими молекулами, нужными для процесса. Так как сконструированная молекула ДНК имеет собственного своеобразного мРНК-партнера, трансляция таковой мРНК, находящейся в растворе из многих подобных молекул, может усиливаться без ее изоляции.

Конъюгаты наночастиц золота (AuNP) и ДНК смогут интенсифицировать in vitro трансляцию белка. Интенсификация происходит благодаря комбинации неспецифической адсорбции связанных с трансляцией рибосом и молекул на комплексах AuNP?DNA и своеобразного связывания комплексов с нужными мРНК. AuNP?DNA-конъюгаты усиливают продукцию флуоресцентных белков (mCherry, eGFP) на 75–100%.

Для изучения неспецифической адсорбции AuNP?DNA-комплексов на трансляционном механизме был использован гель-электрофорез. Было обнаружено, что неспецифическая адсорбция имеет важное значение для усиления процесса трансляции, и, в случае если ее устранить, интенсификации процесса не происходит.

Сотрудничество мРНК с ДНК, находящейся на поверхности AuNP, воздействует на степень усиления и исследовалось по экспрессии в присутствии фермента РНКазы H. Эти результаты разрешают высказать предположение, что более выраженная степень усиления трансляции отмечается, в то время, когда ДНК на поверхности AuNP образуют неполный дуплекс с мРНК. Настройка баланса между специфическим связыванием и неспецифической адсорбцией комплексов AuNP?DNA может привести к усилению трансляции конкретного гена в смеси.

В дополнении к усилению in vitro трансляции созданные Хамад-Шифферли комплексы NP-DNA смогут иметь и другие применения. Согласно точки зрения Мин Чжен (Ming Zheng), химика-исследователя из технологий и Национального института стандартов (National Institute of Standards and Technology), они смогут быть объединены с углеродными нанотрубками – небольшими полыми цилиндрами, поразительно прочными для собственного размера.

В конечном счете они смогут стать базой ифраструктуры, доставляющей лекарственные препараты в клетки либо в межклеточное пространство. Липкость, характерная комплексам NP-DNA, увеличит точность и скорость таковой совокупности адресной доставки.

Хамад-Шифферли уверена, что ее открытие сделает in vitro трансляцию более надежной и действенной, но она продолжает работу. Она сохраняет надежду еще более расширить выработку белка in vitro, и узнать, возможно ли применить ее совокупность для усиления трансляции в живых клетках. С целью достижения этих целей она обязана создать и совершить опыты для определения того, какие конкретно молекулы принимают участие в ходе интенсификации процесса и как они взаимодействуют. «Хорошим нюансом есть то, что нам повезло», – говорит Хамад-Шифферли, думая о собственном открытии. «Недочётом – то, что решить головоломку о том, как совершенно верно трудится отечественная совокупность, будет весьма сложно».

Аннотация к статье: Enhancement of In Vitro Translation by Gold Nanoparticle?DNA Conjugates

Размещено в NanoWeek,

• Прошлая статья: Отыскан минерал превосходящий по твердости бриллиант
• Следующая статья: Покрытие для титанового протеза

Лазерная абляция в жидкости. Наночастицы золота

Интересные записи на сайте:

• Toshiba создала молекулярный фоторезист для euv-литографии
• Сергей шойгу обсудил проблемы развития оэз в дубне
• Как с помощью искусственных нейронных сетей найти курильщика по кардиограмме (и зачем это нужно)
• Рвк и рави представили обзор российского рынка инвестиций
• Журналисты, которые никогда не спят

Подобранные по важим запросам, статьи по теме:

• Лечение раковых опухолей при помощи наночастиц золота

  Один из новейших и перспективных способов лечения раковых опухолей с применением нанотехнологий – нанотермальная терапия. При данном способе…

• Недостаток инженеров для проведения аэрофотосъемки в китае

  Создавая громаднейшее количество дронов в мире, Китай, однако, испытывает острый недочёт в людях, могущих ими квалифицированно руководить. Спрос на…

• Зеленый процесс извлечения золота

  Исследовательская группа из Университета Саскачевана отыскала способ, что может стать недорогим и экологически чистым методом переработки и извлечения…

• Точка wi-fi в домашнем устройстве: преимущества и недостатки

  Большинство современных ноутбуков не только принимают, но и показывают интернет. Но сходу стоит оговорить – делают это они хуже, чем рядовой wifi роутер….

• Сравнение преимуществ и недостатков линейной и радиально-кольцевой пространственных структур города.

  Полосовидная, либо линейная структура. Появляется естественным образом, в то время, когда существуют препятствия для концентрического развития города, и…

• Сравнение преимуществ и недостатков шахматной и лепестковой пространственных структур города.

  Планировочная структура города — членение территории города на планировочные районы, функциональные территории и на районы более низких рангов,…