Конструкция Tumbleweed позволяет менять направление движения с помощью химических сигналов и открывает путь к программируемым наномеханизмам
Учёные из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) представили первый искусственный белковый комплекс, способный совершать направленное движение вдоль нити ДНК под внешним контролем. Разработка, получившая название Tumbleweed, представляет собой систему из нескольких белковых компонентов, которые при объединении обретают способность перемещаться по заданной молекулярной траектории. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Живые клетки полагаются на сложные белковые механизмы — такие как кинезин, динеин и миозин, — для транспортировки веществ и выполнения механической работы. Создание синтетического аналога с нуля было для науки серьезным вызовом, так как требовало не просто сборки компонентов, но и обеспечения согласованного взаимодействия для полноценного движения.
Конструкция Tumbleweed состоит из трех белковых участков, каждый из которых избирательно связывается с конкретными последовательностями ДНК. Перемещаясь, эти участки поочередно меняют точки контакта, совершая «шаги» длиной около 16 нанометров. Вводя в среду определенные химические сигналы, исследователи получили возможность контролировать старт, остановку и направление движения молекулярного «робота».
На текущем этапе возможности Tumbleweed ограничены: комплекс преодолевает дистанцию около 100 нанометров со скоростью примерно 1 нанометр в секунду, требуя внешнего химического управления. Однако профессор Пол Кёрми, возглавляющий проект, подчеркивает, что эта разработка — результат почти двадцатилетних исследований. Она помогает ученым понять фундаментальные принципы работы природных «моторов» и ограничения, возникающие при проектировании новых биологических конструкций.
Авторы исследования уверены, что Tumbleweed станет фундаментом для создания программируемых белковых наноустройств. В перспективе такие системы могут найти применение в биологических вычислениях, позволяя выполнять параллельные операции с минимальным энергопотреблением, а также открыть новые горизонты в синтетической биологии и нанотехнологиях.
