L'image montre des navettes vertes transportant des colorants immobiles sur les pistes avant d'être ravitaillées. Crédit :Université d'Oxford
De minuscules réseaux de transport auto-assemblés, propulsé par des moteurs nanométriques et contrôlé par l'ADN, ont été développés par des scientifiques de l'Université d'Oxford et de l'Université de Warwick.
Le système peut construire son propre réseau de pistes de plusieurs dizaines de micromètres, transporter des marchandises à travers le réseau et même démanteler les voies.
L'ouvrage est publié dans Nature Nanotechnologie et a été soutenu par le Conseil de recherches en génie et en sciences physiques et le Conseil de recherches en biotechnologie et sciences biologiques.
Les chercheurs se sont inspirés du mélanophore, utilisé par les cellules de poisson pour contrôler leur couleur. Les pistes du réseau proviennent toutes d'un point central, comme les rayons d'une roue de bicyclette. Les protéines motrices transportent le pigment autour du réseau, soit en le concentrant au centre, soit en le diffusant dans tout le réseau. Concentrer le pigment au centre rend les cellules plus claires, comme l'espace environnant est laissé vide et transparent.
Le système développé par l'équipe de l'Université d'Oxford est très similaire, et est construit à partir d'ADN et d'une protéine motrice appelée kinésine. Alimenté par du carburant ATP, les kinésines se déplacent le long des micro-pistes transportant des modules de contrôle constitués de courts brins d'ADN. Les nanorobots « assembleurs » sont fabriqués avec deux protéines de kinésine, leur permettant de déplacer les pistes pour assembler le réseau, alors que les "navettes" n'ont besoin que d'une protéine kinésine pour voyager le long des voies.
« L'ADN est un excellent élément constitutif pour la construction de systèmes moléculaires synthétiques, car nous pouvons le programmer pour faire tout ce dont nous avons besoin, " dit Adam Wollman, qui a mené la recherche au Département de physique de l'Université d'Oxford. «Nous concevons les structures chimiques des brins d'ADN pour contrôler la façon dont ils interagissent les uns avec les autres. Les navettes peuvent être utilisées pour transporter des marchandises ou pour envoyer des signaux pour dire aux autres navettes quoi faire.
Réseau de nanotrains créé par des scientifiques de l'Université d'Oxford :des navettes transportant du colorant vert après avoir fait le « plein » d'ATP se dirigent vers le centre du réseau avec leurs cargaisons de colorant vert. Crédit :Adam Wollman/Université d'Oxford
"Nous utilisons d'abord des assembleurs pour organiser la piste en" rayons ", déclenchée par l'introduction de l'ATP. Nous envoyons ensuite des navettes avec des cargaisons vert fluo qui s'étalent sur la piste, en le recouvrant uniformément. Lorsque nous ajoutons plus d'ATP, les navettes se regroupent toutes au centre de la piste où les rayons se rencontrent. Prochain, nous envoyons des navettes de signalisation le long des voies pour dire aux navettes porteuses de libérer la cargaison fluorescente dans l'environnement, où il se disperse. Nous pouvons également envoyer des navettes programmées avec des signaux de « démontage » au hub central, disant aux pistes de se séparer.
