Учёные создали первый искусственный белок Tumbleweed, который шагает по ДНК. Каждый шаг составляет 16 нанометров. Разработка открывает путь к программируемым наномашинам.
Искусственный белок Tumbleweed научился ходить по ДНК: прорыв в нанотехнологиях
Учёные из Университета Нового Южного Уэльса создали первый искусственный белковый комплекс, который может перемещаться по молекуле ДНК. Конструкция получила название Tumbleweed. Она состоит из нескольких белковых компонентов. По отдельности они не способны к движению. Однако вместе они формируют систему, которая движется по заранее заданной ДНК-структуре. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Как работает белковый двигатель Tumbleweed
В живых организмах есть сложные белковые механизмы. Например, кинезин и миозин перемещают молекулы внутри клеток. Однако создать искусственную систему с нуля очень сложно. Учёным нужно не просто собрать белки. Нужно добиться их взаимодействия для возникновения управляемого движения.
Команда UNSW Sydney собрала Tumbleweed из трёх белковых участков. Эти участки связываются с определёнными последовательностями ДНК. Они поочерёдно меняют точки контакта. Это позволяет конструкции перемещаться вдоль ДНК-траектории. Каждый шаг составляет около 16 нанометров.
Управление движением и скоростью
Учёные могут управлять моментом движения. Они меняют химические сигналы в окружающей среде. Можно также менять направление перемещения. Пока возможности системы ограничены. Tumbleweed преодолевает около 100 нанометров. Скорость примерно 1 нанометр в секунду. Кроме того, конструкция требует внешнего управления химическими командами.
Перспективы применения
Профессор Пол Кёрми руководил проектом. Он отметил, что работа длилась почти двадцать лет. Создание искусственной системы помогает понять природные механизмы. Учёные узнают, какие элементы необходимы для движения. Они видят, какие ограничения возникают при изменении конструкции.
Авторы считают, что Tumbleweed станет основой для новых наноустройств. В будущем подобные системы могут использоваться в биологических вычислениях. Множество молекулярных конструкций будут выполнять операции параллельно. Это даст низкое энергопотребление. Также открываются перспективы в синтетической биологии и нанотехнологиях.
Следующие шаги
Сейчас учёные работают над более эффективной версией. Она должна двигаться дальше и быстрее. В перспективе система сможет работать автономно. Не потребуется постоянного вмешательства извне. Это приблизит создание программируемых молекулярных роботов.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Что такое Tumbleweed?
Tumbleweed – это искусственный белковый комплекс, который может перемещаться по ДНК. Он состоит из трёх белковых субъединиц.
2. Каковы размеры шага?
Один шаг составляет около 16 нанометров. Конструкция может преодолеть до 100 нанометров.
3. Где это может применяться?
В биологических вычислениях, синтетической биологии, доставке лекарств и наноробототехнике.
Заключение
Создание Tumbleweed – это важный шаг к созданию программируемых молекулярных машин. Учёные впервые получили управляемое движение искусственного белка по ДНК. Это открывает новые горизонты в нанотехнологиях и биомедицине. В ближайшие годы мы можем увидеть более быстрые и автономные версии этого наноходца.
Следите за новостями науки – подпишитесь на нашу рассылку.
Об авторе
