Синтетический механизм имитирует работу молекулярных двигателей в живых клетках. Исследование опубликовано в Nature Communications. Исследователи из Университета Саймона Фрейзера и Линдского университета разработали молекулярный двигатель «Газонокосилку». Устройство, созданное по образцу молекулярных двигателей живых клеток, двигается, используя энергию, генерируемую при движении через «поля белков». В будущем такие двигатели можно использовать в медицине, считают разработчики.

Ученые использовали в качестве основы класс молекулярных двигателей, которые перемещаются на большие расстояния, поглощая и разрушая богатые энергией субстраты во время движения.

«Газонокосилка» представляет собой сферу, покрытую трипсином, ферментом, который помогает организму расщеплять белки. Как только он приземляется на поверхность, «лезвия» трипсина связываются и расщепляют пептиды, белки меньшей длины, превращая их в энергию. Отсутствие пептидов сзади подталкивает двигатель к нерасщепленной пептидной «траве». Он продолжает «косить» на ходу, достигая средней скорости до 80 нм/с.

Иллюстрация работы «газонокосилки». Изображение: Chapin S. Korosec et al., Nature Communications, CC BY 4.0 DEED

Разработка основана на десятилетиях исследований роли и функций молекулярных двигателей в организмах. Все живые системы, от человека до растений и бактерий, поддерживаются такими моторами на основе белков. Эти двигатели преобразуют химическую энергию из одной формы в другую, чтобы выполнять полезную работу, например, облегчать деление клеток, доставлять грузы, плыть к пище или свету и поддерживать здоровье тканей.

В будущем молекулярные двигатели могут найти применение в медицине и биокомпьютерах. В организме человека такие белки важны для транспортировки грузов внутри нейронов. Знание того, как работают эти молекулярные машины, может оказаться ключом к пониманию и лечению заболеваний двигательных нейронов, таких как рассеянный склероз и спастическая параплегия. А имитируя биологические процессы, можно повысить эффективность адресной доставки лекарств.