Создан наноконвейер на основе микротрубочек

 

huQvZByrUpg1

Белки цитоскелета стали основой для сборки наноструктур.

Команде ученых из швейцарской Высшей технической школы Цюриха удалось в наномасштабе реализовать устройство, которое включает в себя все компоненты настоящего конвейера: челнок, топливо для него и груз. Исследование опубликовано в журнале Lab on a Chip, кратко о нем можно прочитать в пресс-релизе ETH.

Устройство представляет из себя микрофлюидную платформу, в которую закачивается водный раствор. Платформа — это система каналов с несколькими входами и выходами, выстланная ковром из белка-кинезина. Кинезин — это молекулярный мотор, имеющий удлиненную форму, с двумя глобулярными головками на одном конце («ножки») и вееровидным расширением на другом конце («крепление для грузов»). Кинезин способен шагать по микротрубочкам, используя энергию гидролиза АТФ. В живых клетках кинезин транспортирует по микротрубочкам микровезикулы с различным грузом, например, доставляет нейромедиаторы к синапсам.

В качестве челнока в наноконвейере выступает обычная тубулиновая микротрубочка. Попав в микрофлюидный канал, она начинает подталкиваться устилающим стенки кинезином, причем на каждый толчок затрачивается одна молекула АТФ. Кроме такого активного транспорта, микротрубочка также подталкивается потоком воды в канале. Таким образом, микротрубочка-челнок последовательно проходит реакционные комнаты, последовательно собирая на себе структурные элементы.

Авторы протестировали собранный ими наноконвейер, последовательно присоединяя к трубочкам сначала производную белка-биотина, а затем олигонуклеотид ДНК. Таким образом удалось получить простой ДНК-белковый молекулярный комплекс. И хотя разработанное устройство продемонстрировало свою функциональность, до практических применений еще далеко — наноконвейер требует разработки удобных и универсальных методов соединения частей молекулярных машин.

Молекулярная сборка на наноконвейере с наночелноками в качестве «рабочих лошадок» была давней мечтой ученых. Такой наноконвейер произвел бы настоящий прорыв в области создания новых материалов и наноустройств. Важным пунктом в его реализации является попытка последовательно загрузить наночелнок различными молекулами или структурными элементами для постройки иерархических структур, макромолекул или материалов. Таким образом, сложные многоступенчатые процедуры, требующие высокой квалификации, теперь может проводить высокоавтономная лаборатория-на-чипе, а от оператора требуется лишь загрузка-выгрузка исходный элементов-блоков и анализ получившегося продукта.