بدن از موتورهای مولکولی مبتنی بر پروتئین برای انجام عملکردهای ضروری زندگی استفاده میکند و حال محققان اولین نوع موتور پروتئین مصنوعی آن را ایجاد کرده اند.
به گزارش تکناک، اخیرا محققان The Lawnmower را ایجاد کردهاند که اولین موتور مصنوعی شبیهسازی شده از موتورهای موجود در طبیعت است که با مهار انرژی ایجاد شده در حین چرخش در میدانهای پروتئین، خود را به حرکت در میآورد. این موتور مصنوعی میتواند درمان طیف وسیعی از بیماری ها را متحول کند.
همه موجودات زنده، از انسان گرفته تا باکتریها و گیاهان، توسط موتورهای مولکولی مبتنی بر پروتئین زنده نگه داشته میشوند که انرژی را از یک شکل به نیروهای مکانیکی و حرکت تبدیل میکنند و تقسیم سلولی، تحویل محموله، حرکت به سمت غذا یا نور و حفظ بافت های سالم را امکان پذیر میکند. محققان دانشگاه SFU با همکاری دانشگاه لوند سوئد، به دههها تحقیق در مورد موتورهای مولکولی که در طبیعت دیده میشوند، تکیه کردند تا به راز خلقت پی ببرند.
فورد که یکی از محققان بود، میگوید: اگر قوانینی که از مطالعه مولکولهای طبیعت آموختهایم درست و کافی باشند، باید بتوانیم موتورهایی را از قطعات پروتئینی مختلف بسازیم و آنها را به روشهای مورد انتظار به کار بیندازیم.
محققان از دستهای از موتورهای مولکولی موسوم به چرخدندههای برنت بریج (BBRs) الهام گرفتند. BBRها با مصرف و از بین بردن بسترهای غنی از انرژی در حین حرکت به یک حرکت جهتدار در فواصل طولانی دست مییابند و از حرکت رو به عقب جلوگیری میکنند. با الهام از این موتورهای مولکولی، محققان اولین موتور مولکولی مصنوعی را از پروتئینهای طبیعی ایجاد کردند که نام آن را The Lawnmower گذاشتند.
Lawnmower یک جسم کروی است که با تریپسین پوشیده شده است که آنزیمی است که به بدن در تجزیه پروتئینها کمک میکند. هنگامی که Lawnmower روی سطحی قرار میگیرد، تیغه های تریپسین به پپتیدها که پروتئینهایی با طول کوتاهتر هستند، متصل میشوند و آنها را به انرژی تبدیل میکنند. فقدان پپتیدهای باقی مانده در پی پیشروی، یک گرادیان انرژی آزاد ایجاد میکند و آن را به سمت یک محیط چمن مانند پپتیدی بدون شکاف میراند. در حالی که Lawnmower پیش میرود، به شخم زدن در این محیط چمن مانند ادامه میدهد و به سرعت متوسط تا 80 نانومتر بر ثانیه که سرعتی قابل مقایسه با موتورهای مولکولی بیولوژیکی است، دست مییابد. محققان به این نتیجه رسیدند که با الگوبرداری از چمن پپتیدی بر روی مسیرهای ریز ساخته شده، Lawnmower قادر به حرکت هدایت شده از مسیر است.
Lawnmower میتواند کاربردهای مهمی در پزشکی و محاسبات زیستی داشته باشد. اختلال در عملکرد موتورهای مولکولی در نورونها به بسیاری از بیماریهای عصبی انسان مربوط میشود.
دانستن نحوه عملکرد این موتورها در حالتهای سالم و بیمار ممکن است برای درک و درمان بیماریهای نورون حرکتی مانند مولتیپل اسکلروزیس و پاراپلژی اسپاستیک کلیدی باشد. همچنین آنها میتوانند برای تحویل هدفمند دارو استفاده شوند.
فورد گفت: تصور میشود که آنفولانزا به عنوان یک موتور مولکولی برای نفوذ به ناحیه اطراف سلولها به منظور آلوده کردن آنها عمل میکند. شاید موتورهای مصنوعی نیز بتوانند از همین رویکرد استفاده کنند، اما به جای اینکه سلولها را آلوده کنند، میتوان آنها را طوری مهندسی کرد که محمولههای دارویی را بهطور خاص به سلولهای بیمار تحویل دهند.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شد.
