Учёные сделали шаг к созданию наномашины с осью и ротором
Международная команда исследователей из Вашингтонского университета, Университета Монпелье и Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона сделала важный шаг к созданию наномашины типа "ось-ротор". В работе, опубликованной в журнале Science, группа описала, как с помощью ДНК-кодирования они модифицировали бактерии E. coli, чтобы заставить их производить белки, которые собирались в роторы и оси.
Молекулярные двигатели широко распространены в природе (например, жгутики бактерий или F1-мотор АТФазы). Однако попытки использовать их или создать синтетические аналоги были в основном неудачными из-за узкой специализации природных двигателей и непредсказуемости сворачивания белков в синтетических конструкциях.
В этой работе исследователи преодолели часть трудностей, создав два ключевых компонента молекулярного двигателя — ось и ротор — и соединив их.
Метод создания:
- С помощью программы Rosetta были спроектированы кольцеобразные белки с заданным диаметром.
- На основе этих данных в E. coli добавили ДНК-кодирование для аминокислот, составляющих целевые белки. Последовательность аминокислот определяет форму белка при спонтанном сворачивании.
- Учёные добились, чтобы одни белки сворачивались в формы роторов, а другие — в формы осей.
- На следующем этапе несколько белков были coaxed (направлены) к совместному сворачиванию в комбинации "ротор-ось" — примитивные части будущего молекулярного двигателя.
Исследователи изучили созданные прототипы с помощью криогенной электронной микроскопии и подтвердили, что части свернулись как задумано. Однако, поскольку этот метод позволяет сделать только один снимок, определить, вращаются ли роторы, было невозможно.
Следующая цель учёных — спроектировать молекулярный двигатель, в котором компоненты будут заставлять ротор вращаться в заданном направлении.