Все выпуски  

Бионаномоторы для транспортировки отдельных молекул


ВЫПУСК 70

 

 

 

Бионаномоторы для транспортировки отдельных молекул

 

Группа ученых из Университета Маршалла (Marshall University) и их коллеги из Японии проводят исследование, результатом которого могут стать новые методы, позволяющие перемещать отдельные молекулы – необходимый шаг, если человек хочет когда-либо построить молекулярные машины или другие устройства, способные работать на наноуровне.

 

Доктор Эрик Блу (Eric Blough), член команды исследователей и адъюнкт-профессор Департамента биологических наук Университета Маршалла, и его исследовательская группа показали, как можно будет в будущем использовать бионаномоторы для манипулирования отдельными молекулами на наноуровне.

 

Их исследование опубликовано в научном журнале Small.

 

«Манипулирование одной молекулой в контролируемых условиях действительно очень сложная задача», - говорит Блу. «Это не совсем то же самое, но представьте себе, что вы пытаетесь поднять швейную иглу с земли с помощью огромного ковша экскаватора, причем так, чтобы не захватить ничего кроме иглы. Или другими словами – как управлять чем-либо очень маленьким с помощью чего-либо очень большого? Мы решили попробовать решить эту задачу, используя одни молекулы для перемещения других».

 

«То, что мы пытаемся воспроизвести в лаборатории, природа делает и делала миллионы лет – клетки все время используют бионаномоторы», - утверждает он.

 

Блу рассматривает бионаномоторы как существующие в природе мельчайшие «машинки», напрямую превращающие химическую энергию в механическую работу. «Наши мышцы являются живым свидетельством того, как наномоторы могут быть использованы для совершения полезной работы», - добавляет он.

 

В лабораторных условиях Блу и его коллеги использовали миозин – белок мышц, ответственный за мышечную силу, в качестве мотора, и актин – другой мышечный белок, в качестве переносчика.

 

Создав специальную модель активной молекулы миозина на подложке, они показали, как груз – в данном случае ученые использовали маленькие бусинки из полистирола, покрытые стрептавидином - можно прикрепить к нитям актина и перемещать его из одной части подложки в другую. Для усовершенствования системы они использовали соединенные в пучок филаменты актина.

 

«Еще в начале работы мы заметили, что отдельные филаменты актина перемещаются случайным образом», - говорит Хидейо Такатсуки (Hideyo Takatsuki), автор статьи в журнале. «Чтобы переместить что-либо из пункта А в пункт В, нужно иметь некий контроль над движением. Филаменты актина настолько гибкие, что их движение трудно контролировать, но мы обнаружили, что если соединить несколько филаментов в один пучок, движение становится почти прямолинейным».

 

Кроме того, ученые показали, что движение филаментов можно контролировать с помощью света.

 

«Чтобы транспортная система работала эффективно, необходимо иметь возможность остановить переносчик, чтобы забрать груз, а также средства для прекращения транспортировки, как только груз доставлен в пункт назначения», - добавляет Такатсуки.

 

Для контроля за движением ученые решили использовать химические свойства другой молекулы – белка блеббистатина (blebbistatin).

 

«Блеббистатин – ингибитор миозина, и его можно включать и выключать светом», - говорит Блу. «Мы обнаружили, что можно начать или остановить движение, меняя освещенность системы».

 

По утверждению Блу, долгосрочная цель работы группы заключается в разработке широкого спектра транспортных и сенсорных наносистем для применения в области биомедицины.

 

«Возможности наномедицины огромны», - говорит он. «Когда-нибудь станет возможным проводить диагностические тесты, используя непредставимо малое количество образца, осуществлять их за очень короткий период времени и с высокой степенью точности. Значение наномедицины для улучшения здоровья человека невозможно переоценить».

 

Блу добавляет, что хотя их последние достижения, конечно же, представляют собой шаг вперед, их ждет еще очень много работы.

 

«Необходим целый ряд дальнейших усовершенствований перед тем, как бионаномоторы придут в диагностические лаборатории», - говорит он. «Это сложная задача, но в этом суть науки – каждый день приносит что-то новое и интересное».

 

 

По материалам Marshall University Research Corporation.

 

 

Источник:

 

Bionanomotors May Be Able to Transport and Manipulate Molecules

 

 

 


В избранное