Powstają maszyny, które można dostrzec tylko pod mikroskopem

Miniaturowe osie i wirniki z białka będą napędzać maszyny molekularne. Naukowcy zaprojektowali odpowiednie białka.

Publikacja: 29.04.2022 15:54

W Polsce powstają już nowatorskie spółki  o potencjale jednorożca, ale wciąż daleko nam pod względem

W Polsce powstają już nowatorskie spółki o potencjale jednorożca, ale wciąż daleko nam pod względem innowacyjności do innych, zwłaszcza europejskich rynków.

Foto: Gorodenkoff - AdobeStock

Maszyny molekularne, to cząsteczki lub układy cząsteczek zdolne do wykonywania quasi-mechanicznego ruchu lub znacznej zmiany geometrii w odpowiedzi na specyficzny bodziec zewnętrzny. Jako maszyny molekularne określa się najczęściej cząstki, które naśladują funkcje maszyn na poziomie makroskopowym. Naukowcy mają nadzieję, wykorzystać maszyny molekularne do rozwoju nowych materiałów, czujników i systemów przechowywania energii, a także do rozwoju nanotechnologii.

Pierwsze elementy silnika molekularnego – samoorganizujące się osie i wirniki wykonane ze specjalnie zaprojektowanych białek – zostały stworzone przez naukowców od zera.

Alexis Courbet z University of Washington w Seattle stworzył wraz z zespołem na razie kilka dość prostych elementów, ale ma nadzieję, że wkrótce uda im się łączenie ich w coraz bardziej wyrafinowane nanomaszyny. David Baker, członek zespołu również z University of Washington uważa, że nanomaszyny mogą pewnego dnia zostać wykorzystane do procedur medycznych, takich jak odblokowywania tętnic lub naprawy uszkodzonych komórek.

Na Ziemi istnieją niezliczone maszyny molekularne. Żywe organizmy są zasadniczo zbudowane z maszyn białkowych, w tym niezliczonych form silników obrotowych, takich jak „ogony” lub wici niektórych bakterii. Ponieważ te istniejące maszyny zostały zoptymalizowane przez ewolucję do określonych celów, trudno jest dostosować je do innych zadań, mówi Baker. Naukowcy zaprojektowali więc nowe białka, niepodobne do żadnych występujących w naturze.

Białka to łańcuchy aminokwasów. Naturalne białka składają się z około 20 różnych aminokwasów, a sekwencja aminokwasów w łańcuchu determinuje strukturę białka. Przewidywanie, w jaki kształt ułoży się dana sekwencja, było od dziesięcioleci dużym wyzwaniem dla biologów, ale ostatnio nastąpił ogromny postęp dzięki sztucznej inteligencji i oprogramowaniu do głębokiego uczenia się. Dzięki systemowi RoseTTAFold Courbet zaprojektował kilka różnych wersji nowych osi i wirników.

Czytaj więcej

Krakowski start-up przyspiesza analizę DNA. Genetyczny paszport dla każdego

Zespół wykonał części maszyny poprzez umieszczenie kodu DNA dla niestandardowych białek w bakteriach E. coli, a następnie sprawdził ich strukturę za pomocą metody zwanej kriogeniczną mikroskopią elektronową. Udowodnili, że osie zostały prawidłowo zmontowane wewnątrz wirników, a także pokazało różne konfiguracje, których można by się spodziewać, gdyby osie się obracały. Ponieważ kriogeniczna mikroskopia elektronowa może dostarczyć tylko serii zdjęć, a nie ruchomego obrazu, zespół wciąż nie może na pewno potwierdzić, czy osie się obracają. Dlatego też pogrzebna jest większa ilość cząsteczek, do stworzenia bardziej zaawansowanych i skomplikowanych molekularnych nanomaszyn.

Maszyny molekularne, to cząsteczki lub układy cząsteczek zdolne do wykonywania quasi-mechanicznego ruchu lub znacznej zmiany geometrii w odpowiedzi na specyficzny bodziec zewnętrzny. Jako maszyny molekularne określa się najczęściej cząstki, które naśladują funkcje maszyn na poziomie makroskopowym. Naukowcy mają nadzieję, wykorzystać maszyny molekularne do rozwoju nowych materiałów, czujników i systemów przechowywania energii, a także do rozwoju nanotechnologii.

Pierwsze elementy silnika molekularnego – samoorganizujące się osie i wirniki wykonane ze specjalnie zaprojektowanych białek – zostały stworzone przez naukowców od zera.

Pozostało 80% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Biotechnologia
Sztuczna inteligencja ochroni przed kolejną pandemią? Pracują nad szczepionkami
Biotechnologia
To istna rzeźnia. Śledczy sprawdzą testy na zwierzętach w firmie Elona Muska
Biotechnologia
Znany dystrybutor IT wchodzi w biotechnologię
Biotechnologia
Nowy zabójca wirusów. Także Covid-19 nie przeżyje
Biotechnologia
Nowa aplikacja na smartfona wykryje Covid-19 w mniej niż minutę
Materiał Promocyjny
CERT Orange Polska: internauci korzystają z naszej wiedzy