Forscher machen einen Schritt in Richtung der Entwicklung einer Achse-Rotor-Nanomaschine

Ein großes Forscherteam an der University of Washington hat in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Université Montpellier und dem Fred Hutchinson Cancer Research Center einen großen Schritt in Richtung der Entwicklung einer Achse-Rotor-Nanomaschine gemacht. In ihrem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Wissenschaftbeschreibt die Gruppe, wie sie mithilfe von DNA-Kodierung E. coli so angepasst haben, dass sie Proteine ​​herstellen, die sich zu Rotoren und Achsen zusammenfügen.

Wie die Forscher anmerken, sind molekulare Motoren in der Natur reichlich vorhanden, von den Flagellum-Schwänzen einiger Bakterien bis zum F1-Motor der ATPase. Und obwohl solche Beispiele als gute Modelle gedient haben, waren Versuche, sie in der Natur zu nutzen oder im Labor neue zu schaffen, meist erfolglos. Dies liegt an den Einzweckmerkmalen natürlicher Motoren und der Unvorhersagbarkeit der Proteinfaltung bei Syntheseversuchen. In dieser neuen Anstrengung haben die Forscher einige der Hürden überwunden, denen andere begegnet sind, und einen großen Schritt in Richtung der Schaffung eines molekularen Motors gemacht, indem sie zwei der für ein solches Gerät erforderlichen Hauptteile – eine Achse und einen Rotor – entwickelt haben sogar geschafft, sie miteinander zu verbinden.

Um ihre Motorteile herzustellen, verwendeten die Forscher zunächst ein Softwareprogramm namens Rosetta, mit dem sie ringartige Proteine ​​​​mit bestimmten Durchmessern entwerfen konnten. Anschließend nutzten sie die Daten aus dem Programm, um Aminosäuren in E.-coli-Bakterien, aus denen Proteine ​​bestehen, mit DNA zu codieren. Solche Proteine ​​bestehen aus Ketten von Aminosäuren – ihre Abfolge bestimmt die Form, die sie annehmen, wenn sie sich spontan falten. Das Team war in der Lage, einige der Proteine ​​dazu zu bringen, sich zu Rotorformen und andere zu Achsenformen zu falten. Sie gingen dann noch weiter, indem sie mehrere Proteine ​​dazu brachten, sich zu Rotor-Achsen-Kombinationen zusammenzufalten – den rudimentären Teilen, die für einen molekularen Motor notwendig sind.

Die Forscher untersuchten die von ihnen erstellten Motorprototypen mit kryogener Elektronenmikroskopie und stellten fest, dass die Teile wie gewünscht gefaltet waren, aber da eine solche Mikroskopie nur ein Bild auf einmal aufnehmen kann, war es unmöglich zu sagen, ob sich die Rotoren drehten.

Das nächste Ziel der Forscher ist die Entwicklung eines molekularen Motors mit Komponenten, die den Rotor dazu bringen, sich in eine gewünschte Richtung zu drehen.

© 2022 Science X Netzwerk