Ученые из Оксфордского университета разработали микроскопическую систему транспорта, в которой движением грузов управляет ДНК. Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Система основана на природной транспортной системе эукариотических клеток.

Она состоит из «рельс»-микротрубочек, присоединенных к ДНК флюоресцентных грузов, и белков-моторов. Последние были созданы путем соединения природного двигательного белка кинезина и белка, связывающегося с определенной последовательностью ДНК.

Кинезин известен тем, что напоминает микроскопического «человечка», который при наличии энергетической молекулы АТФ перебирает «ножками», двигаясь от одного конца микротрубочки к другому.

Рис. 1. Движение кинезина с грузом по микротрубочке. (Изображение: Jzp706).

Система работает следующим образом.

При добавлении к микротрубочкам первой ДНК с парой транспортных белков (ДНК-1) микротрубочки образуют похожую на звезду систему радиального транспорта. Затем добавляют ДНК-2 с грузами и транспортными белками, — они садятся на рельсы.

Когда в систему добавляют АТФ, грузы начинают двигаться к центру звезды. Чтобы высвободить грузы в том месте, куда они приехали, достаточно добавить ДНК-3. Она вытеснит из комплексов одну из цепей ДНК-2 с грузами и система вернется в приблизительно исходное состояние.

В природе система микротрубочек и кинезина используется для транспорта мембранных пузырьков. Например, она обеспечивает движение везикул с медиатором вдоль аксона к синапсу в нейроне. За открытие этой системы и исследование механизма ее работы в в 2013 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Ренди Шекман, Джеймс Ротман и Томас Зюдоф.