Учёные Санкт-Петербургского государственного университета нашли способ управлять тем, при какой кислотности срабатывают молекулярные переключатели из ДНК. Такие молекулы меняют форму в зависимости от среды. Это важно для медицины: в опухолях и здоровых тканях кислотность разная, и лекарство, которое «включается» только в кислой среде, могло бы действовать прицельно.
Переключатель состоит из двух участков ДНК: G-квадруплекса и i-мотива. Оба умеют сворачиваться в объёмные структуры из четырёх цепей, похожие на бочонки. В нейтральной и щелочной среде i-мотив не сворачивается, а сцепляется с G-квадруплексом по всей длине, как застёжка-молния. В кислой среде «молния» расстёгивается, и i-мотив собирается в «бочонок».
Авторы сделали два варианта. В первом обе части соединены короткой одиночной нитью ДНК, и в кислоте получаются два «бочонка» с перетяжкой. Во втором части независимы и расходятся в два отдельных «бочонка».
Настраивать порог можно двумя способами. В первом варианте помогает длина соединяющей нити: чем она длиннее, тем легче «молния» расстёгивается даже в слабокислой среде. В обоих вариантах можно менять число подходящих друг к другу «зубцов». Если их много, застёжка прочная и её раскрывает только сильная кислота. Если меньше, хватает более слабой.
В экспериментах учёные научились сдвигать порог срабатывания с точностью до десятых долей единицы pH (шкалы, по которой измеряют кислотность). По этим данным они построили модель сворачивания и разборки структур, чтобы заранее проектировать переключатели с нужными свойствами. Работа опубликована в журнале Analytical Chemistry, проект поддержан грантом РНФ.
Стадия — лабораторные опыты с молекулами ДНК в растворе. Доцент кафедры молекулярной биофизики и физики полимеров СПбГУ Пётр Соколов считает, что в перспективе такие принципы помогут создавать умные лекарства, срабатывающие в кислой среде опухоли, биосенсоры с настраиваемой чувствительностью и молекулярные логические устройства.
