Sanat Bilim ile Buluşunca: DNA Origami

12
Bioreg Bilim
Temmuz 2017
Sanat Bilim ile
Buluşunca: DNA Origami
Kemal Çetin ve Adil Denizli
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü
O
rigami, Japonca “ori” (katlamak)
ve “kami”
k ğıt
sözcüklerinin
için
büyük
güneş
paneli
dizilerinde
apon astrofizikçi Koryo Miura tarafından
sağlanır
. Literatürdeki ilk DNA origami
yapıları, üçgen, dikdörtgen, yıldız ve bir
k ğıt
öngörülen origami kullanılmıştır 3 . Uzay
gülen yüz’ gibi keyfi şekilleri de içeren
katlama sanatına verilen addır 1 . Origami
uyduları fırlatma öncesinde katlanmış ve
iki boyutlu yapılardı
herhangi bir makas, bıçak, zımba veya
daha sonra uzaya yayılmıştır.
ise farklı DNA origamileri tasarlamak
birleşiminden
oluşan
için çeşitli yazılımlar bile mevcuttur.
yapıştırıcı kullanmadan kağıdın sadece
katlanarak çeşitli şekiller oluşturulması
Origaminin
teknolojide
ile
bilgiler çok kısıtlıdır.
kesiştiği noktada yeni bir origami türü
apon işi olarak
nanoteknoloji
ve
kullanımı
sanatıdır. Origaminin başlangıcıyla ilgili
bilinmesine rağmen çeşitli kaynaklarda ilk
biyoteknolojinin
Örneğin
Cadnano,
üç
boyutlu
DNA
origami nanoyapılarının tasarım sürecinde
kullanılan bir yazılımdır
.
ortaya çıkmıştır DNA ORİGAMİ
DNA
olarak Çin’de yapıldığı iddia edilmektedir.
Aslında kağıt katlama sanatının kağıdın
. Günümüzde
Deoksiribonükleik
asit
DNA
origami
genel
olarak
şu
basamaklardan oluşur 7
ilk yapıldığı yerden çıkması normal olarak
insanlardaki ve virüsler dahil hemen
1. Yapmak istenilen şeklin düşünülmesi,
görülebilir. Origami her ne kadar ilk
hemen
hayal edilmesi
olarak Çinliler tarafından yapılmış olsa
kalıtımsal
da Budist rahipler tarafından aponya’ya
hücrelerin çekirdeğinde bulunur. Bununla
tasarlanması, tasarımın değerlendirilmesi
götürüldüğü düşünülmekte olup burada
birlikte
ve zımba dizilimslerinin belirlenmesi
geliştirilip ismini de aponca’dan almıştır.
mitokondriyal DNA
20. yy.’da origamiyi bir el sanatından
yaşayan bir sanata dönüştüren Akira
Yoshiza a 1 8
tüm
diğer
organizmalardaki
materyaldir.
mitokondri
DNA,
kendi
ökaryot
DNA’sına
sahiptir. DNA’daki
Cadnano vb. yazılımlardan faydalanılır
bilgiler, adenin A , guanin G , sitozin C
3. DNA yapı iskelesinin hazırlanması
ve timin T olarak dört kimyasal bazdan
ve zımba oligonükleotidlerinin
oluşan bir kod olarak saklanır.
sentezlenmesi
. ımba oligonükleotidlerin ortak bir
yılında tahmine göre
0.000’den fazla model oluşturmuştur 2 .
2. Yapı iskelesi-zımba şablonununun
DNA yaklaşık
0 yıldır nano ölçekteki
nesnelerinin akılcı tasarımı ve inşası için
Bunun ötesinde Yoshiza a origami için
kullanılıyor. DNA origami, nano ölçekte
nokta ve çizgilerden oluşan bir kod yani
iki veya üç boyutlu şekiller oluşturmak
aslında origaminin dilini oluşturdu.
amacıyla
DNA’nın
nano
ölçekte
havuzda toplanması
. Moleküllerin kendilerini oluşturması
için tepkimenin başlaması
. Katlanma kalitesinin analiz edilmesi ve
ortaya çıkan şekillerin saflaştırılması
ancak
katlanmasıdır. DNA’nın tamamlayıcı baz
7. ekillerin ayrıntılarının
günümüzde sanat olması ile birlikte
çiftleri arasındaki etkileşiminin özgün
değerlendirilmesi.
teknolojide
olması sayesinde DNA yararlı bir yapı
Origami
bir
sanattır
de
evet,
“origami
mantığı”
. DNA,
D
r a
y ula alar
kullanılmaya başlanmıştır. Yoshiza a’nın
malzemesi olarak görülmektedir
origaminin dilini oluşturması ile birlikte
diğer moleküllerin tutunabileceği iskeleyi
Son zamanlarda, DNA origami, geniş
insanlar matematik prensiplerini sanata
oluşturmak için veya kendi başına yapılar
bir
uyguladı ve bu da origaminin teknolojide
oluşturmak için uygun olan iyi anlaşılmış
nanoteknolojisinde en umut verici yapı
kullanılmasına olanak sağladı. Örneğin,
bir malzemedir. DNA’nın katlanma işlemi
tekniklerinden biri olarak ortaya çıkmıştır.
apon uzay programındaki uzay uyduları
kısa “zımba” DNA ipliklerin etkisiyle
Dünyadaki
uygulama
farklı
yelpazesiyle
araştırma
DNA
grupları
Temmuz 2017
DNA
origaminin
üzerinde
çeşitli
uygulamaları
Harvard Üniversitesi
Uygulamalar bunlarla sınırlı kalmıyor.
Rothemund, P.
. 200 . olding DNA to create
Örneğin,
Gelecekte origami sanatının elektronik
nanoscale shapes and patterns. Nature,
yss Enstitüsündeki
devrelerdeki günümüz çiplerinin yerini
2 7-302.
çalışmaktadırlar.
araştırmacılar,
13
Bioreg Bilim
laboratuvar
testlerinde
alacağı düşünülüyor. Öte yandan origami
sanatının
düzenlenen ve kendiliğinden tahrip olan
moleküller üzerinde de kullanılabileceği
ilaç dağıtım sistemlerini geliştirdiler 8 .
tartışılıyor. Örneğin, Slovenya’daki Ulusal
to sca olded DNA origami. Nature Methods, 8 3
Bar lan Üniversitesi Nanoteknoloji ve İleri
Kimya
221-22 .
Malzeme Enstitüsü ve Harvard Üniversitesi
DNA origami ile görülen yapılara çok
yss Enstitüsü’nden araştırmacılar DNA
benzer yapılar oluşturmak için protein
ile
nanorobotların
kapasitelerini
önceden
ve
canlı
bilgisayar
organizmada
programlanmış
tamamladıklarını gösterdiler
Enstitüsündeki
ve
biyolojik
araştırmacılar
çalışıyorlar 13 .
arkadaşları
ortmann, P., Dietz, H., 2011 . A primer
8 http
Amir, Y., Ben- shay, E., Levner, D., ttah, S., Abu-
bilimsel
kullanılması
heyecan
araştırmalarda
verici.
Bakalım
10
gelecekte origami sanatı ile tasarlanmış
ilaçları ya da mikroçipleri DNA-temelli
3D DNA bo
Bu yapının tek bir molekülün işlevini
bilgisayarları görebilecek miyiz Belki de
100 3.
kontrol etmek, kontrollü ilaç salımı ve
hayallerimizi daha geniş tutmalıyız
geniş
bir
uygulama yelpazesine sahip olduğunu
belirttiler.
Pekin’deki
Nanobilim
Gerçekten heyecan verici
1 http
sıklıkla kullanılan bir antikanser ilacı olan
ic 2 7
için DNA origami salım
sistemi geliştirdiklerini bildirdiler
. 2012 . Construction of a
11 iang,
zeptoliters s itchable
origami. ACS Nano,
11 100 0-
., Song, C., Nangreave, ., Liu, ., Lin, L.,
for circumvention of drug resistance. ournal of
the American Chemical Society, 13
32 133
.gorselsanatlar.org archive.php top-
12
Gopinath, A., Miyazono, E.,
Rothemund, P.
.0
2 https en. ikipedia.org
iki Akira Yoshiza a
araon, A.,
. 201 . Engineering and mapping
nanocavity emission via precision placement of
11 .
3 Miura, K., 1 8 , Method of packaging and
kovalent olmayan bağlarla origami
deployment of large membranes in space, Tech.
yapısına bağlandı ve yüksek miktarda
Report 18, The nstitute of Space and Astronautical
in on DNA’s origami act”. Nature. doi 10.1038
yükleme sağlandı.
Science
nature.2013.12882
DO
adegan, R.M. Norton, M.L., 2012 . “Structural
Caltech’teki
bilim
insanları
an
DNA Nanotechnology rom Design to Applications”.
Gogh’un “Yıldızlı Gece” eserinin minik
nt.
bir versiyonunu DNA origami ile yeniden
ijms130 71
yaptılar 12 .
-
13 03.
Kaynaklar
Devlet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar,
Do orubicin DO
3 3-3 7.
iu, D., Ding, B. 2012 . DNA origami as a carrier
ve
Teknoloji Ulusal Merkezi’ndeki ve Arizona
201 . Universal
adegan, R.M., epsen, M. D., Thomsen, K.E.,
10 .
gibi
.,
Okholm, A.H., Scha ert, D.H., Andersen, E.S., Kjems,
kutusu origami yapısını ürettiler
hesaplama
Bachelet,
Nature nanotechnology,
kapanabilen bir kapağa sahip içi boş DNA
moleküler
.fiercepharma.com r-d dna-origami-
could-allo -for-autonomous-delivery
computing by DNA origami robots in a living animal.
Origami sanatının moleküler düzeyde
açılıp
auer, T.,
Horo itz, A.,
görevleri
.
7 Castro, C.E., Kilchherr, ., Kim, D.N., Shiao, E.L.,
katlanmasının mantıklı tasarımı üzerinde
tasarlanarak
adegan
başka
http cadnano.org
DNA origami kullanarak kendiliğinden
origami
DNA’dan
0 7082
. Mol. Sci. 13 71
.
71 2. doi 10.33 0
DNA origami. Nature.
13 Peplo , M. 28 April 2013 . “Protein gets