Onderzoekers knutselden met DNA het kleinste boter-kaas-en-eierenspel ooit in elkaar. Spoiler: X heeft gewonnen.  

DNA is allang niet meer alleen de drager van ons genetische materiaal. Door het macromolecuul te manipuleren en als een soort nano-origami te vouwen, hebben wetenschappers het al een aantal andere functies weten te geven. Zo knutselden Caltech-onderzoekers eerder al een piepkleine Mona Lisa in elkaar, en ze hebben er weer een leuke bij.

Door slim gebruik te maken van de specifieke binding van de DNA-basen ontwikkelden de onderzoekers ‘s werelds kleinste boter-kaas-en-eieren spel. Het ‘nanospel’ is niet alleen leuk, het achterliggende proces zou ook toepassingen hebben in de werking van nanomachientjes, schrijven de onderzoekers onlangs in Nature Communications.

Lees ook: Creabea met DNA

Paartjes

Het spel maakt gebruik van de specifieke koppeling van de DNA-basen. Adenine (A) zal altijd binden aan thymine (T), en de base cytosine (C) altijd aan guanine (G). Dat geldt ook voor strengen; ATTAGCA plakt perfect aan TAATCGT, maar zou ook, weliswaar deels, aan TAATACC kunnen binden. In dat geval hangen de niet-complementaire basen er ‘los’ bij.

Omdat de binding tussen A en T, en C en G zo sterk is, zal de ‘bindingsvoorkeur’ altijd uitgaan naar een perfecte koppeling. Zo zal, als twee stengen deels aan elkaar gebonden zijn, en er een beter passende streng voorbijkomt, de slechtst bindende streng ingewisseld worden.

Twee perfect gebonden DNA-strengen (links) en twee deels gebonden strengen (rechts). Een passende streng krijgt altijd voorrang op een deels passende.

Boter-kaas-en-eieren

Deze eigenschap, het inruilen van een basenstreng voor een beter passende reeks, gebruikten de onderzoekers voor hun piepkleine boter-kaas-en-eierenspel. Ze begonnen met het maken van negen tegeltjes die, door hun specifieke DNA-strengen langs de randen, vanzelf het bekende 3 bij 3 raster vormden.

Om vervolgens daadwerkelijk het spel te spelen, voegden de onderzoekers om de beurt een O of een X toe. Net als de negen blanco tegeltjes, hebben ook deze door hun specifieke DNA-randen een vaste plek in het raster. De basenreeksen van de X’jes en O’tjes binden echter beter dan de blanco tegels en vervangen die als ze aan de oplossing worden toegevoegd.

Een spelletje ziet er ongeveer zo uit:

Nanomachine

Zo snel als het in het filmpje gaat, gebeurde het in het laboratorium niet. Het kost de strengen namelijk zowel tijd om te binden, als om los te koppelen. Hierdoor duurde het potje, uiteindelijk gewonnen door X, een flinke zes dagen.

Het spel komt dus niet op de markt, maar dat was dan ook nooit het plan van de onderzoekers. Het diende vooral om te kijken of het proces – het swappen van DNA-strengen – nuttig zou zijn voor serieuzere doeleinden. Net als bij een lekke fietsband, kunnen onderzoekers zo bij defecte DNA-robots simpelweg de ‘band verwisselen’ in plaats van een heel nieuwe fiets te kopen.

Bronnen: Nature Communications, Caltech, New Atlas

Beeld: Caltech

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!