Конструкция Tumbleweed позволяет менять направление движения с помощью химических сигналов и открывает путь к программируемым наномеханизмамУчёные из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) создали первый искусственный белковый комплекс, способный совершать управляемое направленное движение вдоль молекулы ДНК. Конструкция получила название Tumbleweed и состоит из нескольких белковых компонентов, которые по отдельности не обладают способностью к движению, но после объединения формируют систему, способную перемещаться по заранее заданной ДНК-структуре. Результаты работы опубликованы в журнале *Nature Nanotechnology*.В живых организмах существуют сложные белковые механизмы, которые выполняют механическую работу внутри клеток. Например, белки кинезин, динеин и миозин перемещают молекулы и клеточные структуры, а также участвуют в сокращении мышц. Однако создание искусственной системы с нуля остаётся сложной задачей: учёным необходимо не просто собрать отдельные белки, а добиться, чтобы они взаимодействовали так, чтобы возникло контролируемое движение.Команда UNSW Sydney собрала Tumbleweed из трёх белковых участков, которые способны связываться с определёнными последовательностями ДНК. Эти участки поочерёдно меняют точки контакта с молекулой, позволяя конструкции перемещаться вдоль специально созданной ДНК-траектории. Каждый такой шаг составляет около 16 нанометров. При изменении химических сигналов в окружающей среде учёные могут управлять моментом движения и менять направление перемещения.Изображение сгенерировано: Nano BananaПока возможности системы ограничены: Tumbleweed способен преодолеть около 100 нанометров со скоростью примерно 1 нанометр в секунду. Кроме того, конструкция требует внешнего управления с помощью химических команд. Следующим этапом станет создание более эффективной версии, которая сможет двигаться дальше, быстрее и в перспективе работать автономно без постоянного вмешательства извне.По словам профессора Пола Кёрми (Paul Curmi), руководителя проекта, работа стала результатом почти двадцатилетних исследований международной команды. Создание искусственной системы с заранее заданными свойствами позволяет лучше понять принципы работы природных белковых механизмов: какие элементы необходимы для движения, какие ограничения возникают при изменении конструкции и как можно создавать новые функции из уже существующих биологических компонентов.Авторы считают, что Tumbleweed станет основой для разработки нового поколения программируемых белковых наноустройств. В будущем подобные системы могут использоваться в биологических вычислениях, где большое количество молекулярных конструкций сможет выполнять операции параллельно при низком энергопотреблении, а также в других направлениях синтетической биологии и нанотехнологий.