El primer motor sintético de proteínas se mueve a lo largo del ADN en pasos controlados y programables

Un logro innovador en biología sintética ha surgido con la creación del primer motor de proteína artificial capaz de moverse a lo largo del ADN en pasos controlados y programables. Investigadores de UNSW Sydney han desarrollado una proteína conocida como Tumbleweed, que imita los motores moleculares naturales que se encuentran dentro de los organismos vivos. Este motor de proteína está diseñado para moverse a lo largo de pistas de ADN diseñadas utilizando una serie de tres sitios de unión, conocidos como pies, que se unen a secuencias específicas de ADN. El movimiento de Tumbleweed se regula alterando el entorno químico que lo rodea, lo que permite a los científicos dictar tanto el tiempo como la dirección de su movimiento.

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Nanotechnology, marcando un hito significativo en los campos de la biología sintética y la nanotecnología. Según el profesor Paul Curmi de UNSW, el logro es el resultado de más de dos décadas de investigación colaborativa que involucra a equipos de instituciones nacionales e internacionales.

En la naturaleza, los motores moleculares como la quinisina, la dinina y la miosina juegan un papel crucial en el transporte de carga celular, permitiendo las contracciones musculares y realizando otras funciones mecánicas vitales necesarias para la vida. El desafío de construir proteínas motoras artificiales desde cero ha sido durante mucho tiempo un foco de investigación científica debido a las perspectivas potenciales que ofrece en el funcionamiento de estos sistemas intrincados y sus posibles rediseños para aplicaciones especializadas. Tumbleweed fue construido a partir de módulos de proteínas que individualmente carecen de funcionalidad motora. Sin embargo, cuando se combinan, estos módulos forman una máquina funcional capaz de caminar a lo largo de pistas de ADN diseñadas.

Cada paso dado por Tumbleweed mide aproximadamente 16 nanómetros y se produce en respuesta a señales químicas externas. Es importante destacar que la dirección del movimiento puede revertirse simplemente ajustando la secuencia de estas señales, lo que muestra el nivel de control alcanzable con esta tecnología. Este desarrollo prepara el escenario para una mayor exploración de los mecanismos que rigen los motores moleculares y allana el camino para la ingeniería de versiones sintéticas adaptadas a tareas específicas. A través de la construcción de Tumbleweed, los investigadores tienen como objetivo descubrir los principios fundamentales subyacentes a los motores de proteínas a nanoescala y comenzar a comprender las compensaciones asociadas con su diseño.

Actualmente, el equipo se centra en refinar las capacidades de Tumbleweed, con el objetivo de extender su distancia de viaje más allá del límite actual de aproximadamente 100 nanómetros y aumentar su velocidad desde la tasa actual de aproximadamente 1 nanómetro por segundo.

Estas innovaciones podrían conducir a avances en áreas como la biocomputación masivamente paralela, que promete ser más eficiente en energía, sostenible y escalable que las tecnologías actuales. A medida que el campo continúa evolucionando, las aplicaciones potenciales de dichos motores sintéticos siguen siendo vastas y en gran medida inexploradas, anunciando una nueva era en la manipulación de procesos moleculares a nanoescala.