物理学家鲍勃·伊尔卡
(同organic)有机 比罂粟籽小十亿倍的转子由蛋白质轴(白色)和蛋白质环(蓝色)构成
鸣谢:伊恩·C·海顿/ UW蛋白质设计研究所 华盛顿大学的一个大型研究小组与蒙彼利埃大学和弗雷德·哈钦森癌症研究中心的同事合作,朝着创造轴转子纳米机器迈出了重要的一步
在他们发表在《科学》杂志上的论文中,该小组描述了他们如何使用DNA编码来定制E
大肠杆菌来推动它们产生组装成转子和轮轴的蛋白质
正如研究人员指出的,分子引擎在自然界中非常丰富,从一些细菌的鞭毛尾部到ATP酶的F1马达
虽然这样的例子已经成为很好的模型,但是试图在自然界中利用它们或者在实验室中创造新的模型大多都不成功
这是由于天然引擎的单一目的特征和合成尝试中蛋白质折叠的不可预测性
在这项新的努力中,研究人员克服了其他人面临的一些障碍,并通过创建这种设备所需的两个主要部分——轴和转子——甚至成功地将它们相互连接起来,朝着创建分子引擎迈出了重要一步
为了制造他们的引擎部件,研究人员首先使用了一种名为Rosetta的软件程序,该程序允许他们设计具有特定直径的环状蛋白质
然后,他们利用程序中的数据给大肠杆菌中的氨基酸添加DNA编码
构成蛋白质的大肠杆菌
这种蛋白质是由氨基酸链组成的——正是它们的序列决定了它们自发折叠时的形状
该团队能够诱导一些蛋白质折叠成转子形状,其他的折叠成轮轴形状
然后,他们进一步哄骗多种蛋白质一起折叠成转子轴组合——分子引擎所必需的基本部件
研究人员使用低温电子显微镜观察了他们制作的发动机原型,发现零件已经按照预期折叠,但由于这种显微镜一次只能拍摄一张照片,因此无法判断转子是否在转动
研究人员的下一个目标是设计一种分子引擎,其组件可以推动转子朝所需方向旋转
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