- 28,137
- 46
- 8 Ноя 2022
Природа делала такое миллиарды лет, и наконец мы создали нечто подобное.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Белковый мотор можно представить как крошечный механизм внутри живой клетки. Такие молекулы не просто плавают в клеточной среде, а превращают химическую энергию в движение: переносят грузы, помогают клеткам делиться, участвуют в работе мышц и поддерживают процессы, без которых организм не смог бы жить. Природа давно умеет создавать такие наномашины, но собрать управляемый белковый мотор с нуля учёным до сих пор не удавалось.
Команда из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее сделала первый искусственный белковый мотор, который способен шагать по заданному маршруту. Разработка получила название Tumbleweed. Он движется по ДНК-треку, делает контролируемые шаги и может менять направление по команде исследователей.
В живых клетках похожие задачи выполняют природные кинезин, динеин и миозин. Одни переносят молекулярные грузы по внутренним «рельсам» клетки, другие помогают мышцам сокращаться. Масштаб у таких систем настолько мал, что речь идёт о нанометрах, но от их точности зависит работа тканей, органов и всего организма.
Tumbleweed устроен иначе, чем природные моторы. Исследователи собрали его из белковых модулей, которые по отдельности не обладают моторными свойствами. Вместе эти части образовали конструкцию с тремя «ножками». Каждая ножка умеет цепляться за определённую последовательность ДНК, а сама ДНК служит направляющей дорожкой.
Движение запускают химические сигналы. Когда среда вокруг Tumbleweed меняется, одна ножка отпускает ДНК, другая закрепляется на следующем участке, и вся конструкция сдвигается вперёд. Один такой шаг составляет 16 нанометров. Если изменить порядок химических сигналов, мотор начинает идти в обратную сторону.
Профессор Пол Керми рассказал, что результат стал итогом двух десятилетий работы австралийских и зарубежных исследователей. По его словам, команда показала, что белкам можно задавать новые формы поведения, если собрать уже существующие биологические компоненты в непривычной комбинации.
Пока Tumbleweed остаётся экспериментальной платформой. Мотор проходит около 100 нанометров и движется со скоростью примерно один нанометр в секунду. Учёные хотят увеличить дистанцию и скорость, а затем создать автономную версию, которой не понадобятся внешние химические команды на каждом этапе.
Открытие помогает лучше понять, как работают природные молекулярные моторы. Когда исследователи пытаются собрать похожий механизм самостоятельно, они видят, какие детали отвечают за точность, направление, устойчивость и расход энергии.
В будущем искусственные белковые моторы могут стать основой программируемых наномашин. Исследователи называют среди возможных применений биологические вычисления : множество молекулярных устройств смогут одновременно выполнять простые операции с очень низким энергопотреблением. Пока до таких систем далеко, но Tumbleweed показывает, что нет ничего невозможного.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Белковый мотор можно представить как крошечный механизм внутри живой клетки. Такие молекулы не просто плавают в клеточной среде, а превращают химическую энергию в движение: переносят грузы, помогают клеткам делиться, участвуют в работе мышц и поддерживают процессы, без которых организм не смог бы жить. Природа давно умеет создавать такие наномашины, но собрать управляемый белковый мотор с нуля учёным до сих пор не удавалось.
Команда из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее сделала первый искусственный белковый мотор, который способен шагать по заданному маршруту. Разработка получила название Tumbleweed. Он движется по ДНК-треку, делает контролируемые шаги и может менять направление по команде исследователей.
В живых клетках похожие задачи выполняют природные кинезин, динеин и миозин. Одни переносят молекулярные грузы по внутренним «рельсам» клетки, другие помогают мышцам сокращаться. Масштаб у таких систем настолько мал, что речь идёт о нанометрах, но от их точности зависит работа тканей, органов и всего организма.
Tumbleweed устроен иначе, чем природные моторы. Исследователи собрали его из белковых модулей, которые по отдельности не обладают моторными свойствами. Вместе эти части образовали конструкцию с тремя «ножками». Каждая ножка умеет цепляться за определённую последовательность ДНК, а сама ДНК служит направляющей дорожкой.
Движение запускают химические сигналы. Когда среда вокруг Tumbleweed меняется, одна ножка отпускает ДНК, другая закрепляется на следующем участке, и вся конструкция сдвигается вперёд. Один такой шаг составляет 16 нанометров. Если изменить порядок химических сигналов, мотор начинает идти в обратную сторону.
Профессор Пол Керми рассказал, что результат стал итогом двух десятилетий работы австралийских и зарубежных исследователей. По его словам, команда показала, что белкам можно задавать новые формы поведения, если собрать уже существующие биологические компоненты в непривычной комбинации.
Пока Tumbleweed остаётся экспериментальной платформой. Мотор проходит около 100 нанометров и движется со скоростью примерно один нанометр в секунду. Учёные хотят увеличить дистанцию и скорость, а затем создать автономную версию, которой не понадобятся внешние химические команды на каждом этапе.
Открытие помогает лучше понять, как работают природные молекулярные моторы. Когда исследователи пытаются собрать похожий механизм самостоятельно, они видят, какие детали отвечают за точность, направление, устойчивость и расход энергии.
В будущем искусственные белковые моторы могут стать основой программируемых наномашин. Исследователи называют среди возможных применений биологические вычисления : множество молекулярных устройств смогут одновременно выполнять простые операции с очень низким энергопотреблением. Пока до таких систем далеко, но Tumbleweed показывает, что нет ничего невозможного.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
