Prvi sintetični proteinski motor se premika vzdolž DNK v nadzorovanih, programiranih korakih

Raziskovalci z Univerze za svetovno vzgojo v Sidneju so razvili protein, znan kot Tumbleweed, ki posnema naravne molekularne motorje, ki jih najdemo v živih organizmih. Ta protein motor je zasnovan tako, da se premika vzdolž inženirskih DNA sledi z uporabo serije treh vezivnih mest, imenovanih noge, , ki se pritrdijo na specifične zaporedje DNA.

Raziskave so bile objavljene v reviji Nature Nanotechnology, kar je pomemben mejnik na področju sintetične biologije in nanotehnologije. Po besedah profesorja Paula Curmija iz UNSW je dosežek rezultat več kot dveh desetletij sodelovalnih raziskav, ki so vključevale ekipe iz nacionalnih in mednarodnih institucij. Poudaril je, da sposobnost oblikovanja novih vedenj v beljakovine z združevanjem obstoječih bioloških komponent odpira vznemirljive možnosti za razumevanje in manipulacijo molekularnih strojev.

V naravi molekularni motorji, kot so kinesin, dinin in miosin, igrajo ključno vlogo pri prevozu celičnega tovora, omogočajo krčenje mišic in opravljajo druge vitalne mehanske funkcije, potrebne za življenje. Izziv gradnje umetnih motornih beljakovin od začetka je bil že dolgo v središču znanstvenega raziskovanja zaradi potencialnih vpogledov, ki jih ponuja v delovanje teh zapletenih sistemov in njihovega možnega preoblikovanja za specializirane aplikacije. Tumbleweed je bil zgrajen iz proteinskih modulov, ki posamezno nimajo motornih funkcij.

Vsak korak, ki ga naredi Tumbleweed, meri približno 16 nanometrov in se zgodi kot odziv na zunanje kemične signale. Pomembno je, da se smeri gibanja lahko obrnejo le s prilagajanjem zaporedja teh signalov, kar kaže na raven nadzora, ki je mogoče doseči s to tehnologijo.

Trenutno je ekipa osredotočena na izboljšanje zmogljivosti Tumbleweeda, s ciljem, da bi razširili njegovo potovalno razdaljo nad sedanjo mejo približno 100 nanometrov in povečali njegovo hitrost od sedanje stopnje približno 1 nanometra na sekundo.

Te inovacije bi lahko privedle do napredka na področjih, kot je množično vzporedna biokompletacija, ki obljublja, da bo bolj energetsko učinkovita, trajnostna in prilagodljiva od sedanjih tehnologij.