Белки создают силы в клетках, работая как микроскопические газовые пружины

Исследователи из Лаборатории клеточной биологии Вагенингенского университета вместе с коллегами из Германии и Амстердама показали, как хаотичное движение белков создаёт направленные силы в клетках. Белки работают как газовая пружина, и в своей биологической среде они подчиняются одному из важнейших законов физики. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Сжатый газ в газовой пружине расширяется, потому что у молекул газа появляется больше возможностей для расположения в пространстве: их энтропия возрастает. По мнению учёных, белки в живых клетках, которые «заперты» в пространстве между двумя нитями цитоскелета, генерируют силы за счёт того же физического механизма. Удивительно, но эти силы — величиной всего в несколько пиконьютонов (10^-12 ньютон) — можно точно описать с помощью закона идеального газа, сформулированного в 1834 году.

Микротрубочки

Экспериментально исследователи показали, что этих сил достаточно, чтобы заставить длинные нити цитоскелета — микротрубочки — скользить друг относительно друга. Это движение микротрубочек критически важно для многих клеточных процессов, включая деление клеток у растений и животных. Для осуществления деления клетки микротрубочки формируют «веретено», которое разделяет два набора хромосом между новыми клетками. Силы, необходимые для этого важного биологического процесса, частично генерируются фундаментальным физическим явлением — энтропией.