Вчені створили революційний нанодвигун з молекул ДНК

Міжнародна група науковців розробила нанодвигун з хімічним приводом з молекул ДНК. Вчені запевняють — інноваційний мотор підійде для створення нанороботів і наномашин.

Дослідники зазначають, що ДНК-двигун керується принципом, схожим на поведінку з еспандером. «Наш двигун використовує схожий механізм. Але ручки не притискаються одна до одної, а радше стягуються», — розповідає професор Майкл Фамулок, співавтор дослідження з Боннського університету.

Алгоритм роботи ДНК-нанодвигуна

Нанодвигун складається з довгих ниток ДНК, що містять майже 14 тис. нуклеотидів. «Ручки» сформовані з 18 щільно упакованих спіралей, між якими натягнута додаткова нитка ДНК. По ній рухається РНК-полімераза, прикріплена до однієї з «ручок», яка копіює інформацію, що зберігається, — букву за буквою.

Копіювання притягує ручки одна до одної. Ближче до кінця у нитку ДНК вставляється закономірна послідовність нуклеотидів (складова ДНК), яка сигналізує полімеразі (ферменту), що їй слід відпустити ДНК. При цьому «пружина» розслабляється і ручки розходяться. Далі процес повторюється.

Як паливо двигун використовує так звану «нуклеотидну суміш». Науковці пояснюють: у кожного нуклеотиду є невеликий хвостик, що складається з трьох фосфатних груп — трифосфату. Щоб приєднати нову «літеру», полімераза видаляє дві з цих фосфатних груп. При цьому вивільняється енергія, яка використовується для з'єднання нуклеотидів.

У лабораторних умовах дослідники показали, що двигун можна комбінувати з іншими наноконструкціями, щоби створювати складні рухомі «машини». На цей час науковці працюють над «зчепленням», яке дасть змогу використовувати потужність ДНК-двигуна лише у потрібні моменти, залишаючи мотор працювати на холостому ходу решту часу.

Нагадаємо — нещодавно дослідники з Віденського університету зв’язали невеликі нитки ДНК з крихітними світловипромінювальними молекулами, які світяться червоним, зеленим та синім кольором. Приклеївши їх до більшої нитки ДНК, вони змогли керувати кольором випромінювання. Таким чином, було отримано колірну палітру з 16 мільйонів відтінків, що відповідає повному спектру, який можна побачити на екранах комп’ютерів або ж у друкованих виданнях.