Samosestavljiva DNK

Molekula DNK je v celicah morda najbolj znana kot nosilka dednih informacij. Vendar je zaradi svojih fizikalno-kemijskih lastnosti uporabna tudi na mnogih drugih področjih. V zadnjih letih so tako znanstvenice in znanstveniki na podlagi molekule DNK uspeli razviti številna biotehnološka orodja, ki so primerna za uporabo v genskem inženiringu, analitiki in drugih metodah.

Pomembna omejitev pri razvoju nadaljnjih orodij pa je težavnost same sinteze DNK s poljubnim točno določenim zaporedjem. Raziskovalna skupina s Harvarda je predstavila nov postopek za sintezo poljubne enoverižne DNK. Dodatna prednost metode je njena enostavnost, saj se zgodi v eni sami reakcijski mešanici, s čimer se močno skrajša čas dela.

Omejitev predhodnih metod sinteze DNK, kot na primer v laboratoriju pogosto uporabljena reakcija PCR, je v tem, da potrebujejo za svojo sintezo že zgrajeno originalno DNK. Omenjene reakcije tako delajo zgolj kopije originalne DNK, pri čemer pa ne sintetizirajo povsem novega zaporedja. Stvaritev daljših DNK-zaporedij tako zahteva dolgotrajno pomnoževanje fragmentov DNK in nato njihovo zlepljanje skupaj, kar lahko traja tudi več dni.

Harvardska raziskovalna skupina je pod vodstvom Penga Yinga na iznajdljiv način razvila sistem za sintezo enoverižne DNK. Domiselnost postopka se skriva v načinu, da se zaporedje DNK ne izdela v enem velikem kosu, temveč se ga zlaga skupaj po delčkih. Pri vsakem koraku reakcije se tako doda naslednji kratek del DNK, dokler veriga ne doseže želene velikosti.

Reakcija poteka postopno s pomočjo kratkih enoverižnih DNK, ki se prepognejo in zvijejo v obliki lasnic. Vsaka lasnica deluje kot opora, na katero se lahko pripne encim za podaljševanje DNK. Lasnica prav tako vsebuje dva dodatna sestavna dela. Prvi del se prilega koncu novonastajajoče molekule DNK, drugi pa služi kot načrt za podaljševanje. V eni reakciji je tako združena množica lasnic, ki skupaj nosijo načrt za celotno molekulo. Ker se na posamezno lasnico lahko prilega samo DNK, ki vsebuje točno določeno zaporedje, se bo novonastajajoča DNK podaljševala po predvidljivih korakih.

Če imamo v reakciji več različnih lasnic, se pri vsakem koraku doda naslednji del zaporedja, dokler ne dobimo končne dolžine molekule. Avtorji so uspešnost svoje metode ponazorili s stvaritvijo več enoverižnih DNK-zaporedij, in sicer dolžine nekaj 100 nukleotidov v manj kot eni uri. Uporabnost ustvarjenih zaporedij pa so nato preverili z različnimi standardnimi biotehnološkimi postopki, med drugim so z novim postopkom uspešno analizirali tudi biološke molekule.

Čeprav je metoda impresivna zaradi svoje hitrosti in učinkovitosti, ima še vedno določene omejitve. Kljub temu, da se privarčuje s časom sinteze končne DNK, je pri tem treba upoštevati čas in trud izdelave samih lasnic, nujnih za izvedbo metode. Poleg tega se starih lasnic ne bo moglo uporabljati pri sintezi povsem novih zaporedij. V tem primeru bo treba za izdelavo vsake nove molekule DNK izdelati tudi nove lasnice.