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  • Nanostructures fabriquées à partir d'ADN

    Pour qu'une machine effectue un travail, il a besoin de pièces qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Cela est également vrai pour les machines à l'échelle nanométrique. Des scientifiques allemands ont maintenant utilisé des molécules d'ADN pour fabriquer un composant à l'échelle nanométrique qui permet à deux parties individuelles de se déplacer l'une par rapport à l'autre. Comme indiqué dans le journal Angewandte Chemie , ce composant pourrait être utilisé comme palier de guidage moléculaire et pourrait constituer la base de systèmes plus complexes.

    L'ADN est un excellent matériau à l'échelle nanométrique :il forme une structure très stable et des composants supplémentaires peuvent être attachés à n'importe quel endroit souhaité en supprimant un brin pour l'utiliser comme site de fixation. L'ajout de groupes fonctionnels ne pose pas non plus de problème. Il est ainsi possible de construire des systèmes complexes à partir de molécules d'ADN.

    L'équipe dirigée par Michael Famulok à l'Université de Bonn a choisi de construire ses composants mobiles en rotaxanes. Il s'agit d'une classe de molécules dans laquelle un ou plusieurs anneaux moléculaires sont "enfilés" sur un axe. Ils peuvent se déplacer librement le long et autour de l'axe et sont empêchés de glisser par des "butées". Si les anneaux d'ADN eux-mêmes sont liés à l'extrémité d'un axe, les bagues peuvent être enfilées sur un deuxième axe et vice versa. Dans ce cas, les bouchons sont constitués de deux anneaux d'ADN entrelacés de forme sphérique. Après avoir fixé des butées aux extrémités libres des essieux, les chercheurs ont obtenu deux entrelacés, structures en forme d'haltères qui peuvent se déplacer librement le long des essieux. Cela permet aux deux haltères d'être poussés l'un vers l'autre linéairement le long des axes. Les guirlandes sont formées de la même manière, ces rotaxanes spéciaux sont donc également appelés rotaxanes en guirlande.

    Comment les chercheurs assemblent-ils les deux molécules d'ADN ? Pour y parvenir, Famulok et ses collègues se sont tournés vers un appariement de bases spécifique. A la fois au milieu des essieux et à un endroit sur le bord de l'anneau, ils ont laissé un "vide" d'ADN simple brin. Les séquences de ces simples brins sont complémentaires les unes des autres. Lorsque les régions monobrin de la bague et de l'axe entrent en contact l'une avec l'autre, ils se lient les uns aux autres, « coller » les anneaux et les axes de deux molécules ensemble. Si court, des simples brins d'ADN complémentaires à ces régions sont ensuite ajoutés, ce "point de blocage" entre l'axe et la bague est libéré, permettant à la bague de glisser le long de l'axe.

    Il en résulte une structure mobile qui peut agir comme un palier de glissement moléculaire ou une transmission pour les nanomachines. D'autres composants de machines nanoscopiques devraient suivre. Les chercheurs peuvent imaginer toute une série de nouveaux composants basés sur un ADN double brin lié mécaniquement.


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