Наномашины сейчас в тренде: наномобили, нанороботы из ДНК и электродвигатели из одной молекулы. Многие из них базируются на сложных белках и нуклеиновых кислотах, которые могут двигаться к цели благодаря химической энергии.
Джулиану Валеро (Julián Valero) из Университета Бонна и его коллегам удалось сделать из таких молекул крошечную машинку, движущуюся новым способом. В основе 30-нанометрового устройства лежат две кольцеобразные структуры ДНК, сойединенные, как цепь. Одно кольцо выполняет функцию колеса, другое с помощью химической энергии управляет им, как мотор.
«Топливом» для нанодвигателя стал фермент РНК-полимераза Т7. Он присоединен к моторному кольцу и синтезирует нить РНК на основе последовательности кольца ДНК. Его вращательное движение обеспечивает выделяемая химическая энергия. По мере продвижения нить РНК растет, как цепочка РНК-полимеразы, и позволяет исследователям управлять крошечной машинкой на тестовой дорожке.
В первом пробном пробеге одноколесный велосипед проехал около 240 нанометров, причем расстояние можно удлинить. Но исследователи не только хотят увеличить дальность действия мини-мотора. На трассе запланированы препятствия, и наномашина должна их объезжать. По словам исследователей, РНК-нить позволяет направлять крошечное средство передвижения вокруг препятствий, что не так просто.
Невооруженным глазом невозможно следить за испытательным пробегом нанометрового велосипеда. Визуализировать отдельные молекулы под силу только растровому электронному микроскопу. Использование флуоресцентных маркеров сначала показало, что колесо ДНК действительно вращается. По люминесцентным «контролерам», которые освещались, когда велосипед проходил мимо, можно было вычислить его скорость: один оборот колеса занял около десяти минут.
Скоро команда будет разрабатывать еще более сложные наномоторы. Это фундаментальные исследования, и пока не ясно, к чему они приведут ученых. Одним из возможных применений могут стать компьютеры, которые делают логические шаги на основе движения молекул.
