Bioengineeringsteam bygger molekylære motorer for at fremme studiet af cellefunktion

(Phys.org) —I hver celle i din krop, små proteinmotorer slider væk for at holde dig i gang. Muskler i bevægelse, delende celler, vridende DNA - de er biologiens arbejdsheste. Men der er stadig usikkerhed om, hvordan de fungerer. For at hjælpe biologer i deres søgen efter at vide mere, et team af Stanford bioingeniører har designet en række proteinmotorer, der kan fjernstyres af lys.

"Biologien er fuld af disse nanoskala -maskiner, der kan udføre komplekse opgaver, "sagde Zev Bryant, en adjunkt i bioingeniør og leder af teamet. "Vi vil forstå, hvordan de kan omdanne kemisk energi til mekanisk arbejde og udføre deres specifikke opgaver i celler."

Bryants team, herunder doktorand Muneaki Nakamura, designet tegninger til proteinmotorer, der ville reagere på lys. Sammensplejsning af DNA fra forskellige organismer såsom gris, slimskimmel og havre-havren havde lysdetekteringsmodulet-bioingeniørerne skabte DNA-koder for hver af deres proteinmotorer.

De fjernstyrede nanomotorer er beskrevet af Nakamura, Bryant og deres kolleger i et papir, der blev vist online den 3. august Naturnanoteknologi .Når de udsættes for lys, de nye proteinmotorer ændrer retning eller hastighed. "Det er ret fin rumlig kontrol; du kan bestemme, hvor lyset er, og hvor det ikke er, og styre motorer på denne meget udsøgte måde, " sagde Bryant. At være i stand til at kontrollere motorerne i realtid burde være en velsignelse for celle- og udviklingsbiologer, der forsøger at studere kræfter og bevægelse i levende ting.

"Det er et helt nyt projekt for os at bevæge os inde i celler og organismer og arbejde tættere sammen med biologer, "Sagde Bryant. Nu hvor han og hans team har en grundlæggende plan, de vil kunne tilpasse disse motorer til biologer, der ser på specifikke opgaver.

"I en fremtidig fase af vores forskning, Jeg håber, at vi kan give cellebiologer værktøjer, der giver dem mulighed for meget specifikt at ændre egenskaberne for molekylmotorer i deres cellulære sammenhænge, "Sagde Bryant.

Der er også mulighed for at bruge de styrbare motorer uden for biologien, i diagnostiske enheder, for eksempel. Bryant bemærkede, at forskere har arbejdet på at udnytte molekylære motorer til at udføre funktioner svarende til deres biologiske roller, "transportere molekyler, sortering af molekyler, og koncentrerende molekyler."

Men først og fremmest Bryant genopbygger disse motorer - med funktioner, der aldrig før er set i biologi - i et forsøg på at belyse deres sande natur.

"Evolution tager et grundlæggende design og laver motorer, der er hurtige og motorer, der er langsomme og motorer, der bevæger sig lange afstande, "Bryant sagde." Vi har forsøgt at bygge forskellige motorer og virkelig udfordre vores forståelse ved at skubbe os selv uden for det, der allerede er gjort ved evolution. "