Ученые сделали нанодвигатель из ДНК: как он работает
Нанодвигатель из ДНК управляется умным механизмом и может выполнять пульсирующие движения. Сейчас исследователи планируют установить в качестве привода в сложных наномашинах.
Ученые использовали инструменты компьютерного моделирования, чтобы создать конструкцию нанодвигателя с листовой пружиной. Структура состоит из почти 14 000 нуклеотидов, которые образуют основные структурные единицы ДНК.
«Возможность имитировать движение в такой большой наноструктуре была бы невозможна без oxDNA, компьютерной модели, которую наша группа использует для проектирования и проектирования наноструктур ДНК», — объясняют авторы исследования.
Новый тип двигателя похож на тренажер для кисти руки, но примерно в миллион раз меньше. Две ручки соединены пружиной в V-образной структуре.
В тренажере для силы рукоятки человек сжимает ручки вместе против сопротивления пружины. Как только он отпускает рукоятку, пружина отодвигает ручки обратно в исходное положение. «Наш двигатель использует очень похожий принцип. Но ручки не сжаты вместе, а скорее стянуты», — объясняют ученые.
Они перепрофилировали механизм, без которого на Земле не было бы растений или животных. Каждая ячейка оснащена своего рода библиотекой. Она содержит чертежи для всех типов белков, которые необходимы клетке для выполнения функции. Если клетка хочет производить определенный тип белка, она заказывает копию из соответствующего чертежа. Этот транскрипт вырабатывается ферментами, называемыми РНК-полимеразами. Они перемещаются вдоль длинных нитей ДНК и копируют сохраненную информацию, буква за буквой.
«Мы натянули нить ДНК между двумя “ручками”, а к одной из них прикрепили РНК-полимеразу в нашей наномашине. Полимераза хватает эту прядь, чтобы скопировать. Она тянется вдоль нити, и нетранскрибированный участок становится все меньше и меньше. Это тянет вторую ручку понемногу к первой, одновременно сжимая пружину», — объясняют авторы исследования.
Цепь ДНК между ручками содержит определенную последовательность букв незадолго до ее окончания. Эта так называемая терминационная последовательность сигнализирует полимеразе, что ей следует отпустить ДНК. Теперь пружина снова может расслабиться и раздвинуть ручки. Это приближает стартовую последовательность цепи к полимеразе, и молекулярный копировальный аппарат может начать новый процесс транскрипции. Затем цикл повторяется.
«Таким образом, наш наномотор выполняет пульсирующее действие», — заключают ученые.
Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.
Читать далее:
Странную утечку газа нашли в Балтийском море: она поставила ученых в тупик
Посмотрите, как по-разному нашего соседа видят «Хаббл» и «Уэбб»
Мужчина отравился очень популярными грибами: он приготовил их не до конца
Обложка: CC0 Public Domain
The post Ученые сделали нанодвигатель из ДНК: как он работает appeared first on Хайтек.