Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Искусственный метаболизм и движение против течения

Искусственный метаболизм и движение против течения

24 июня 2019




Ученые создали метод управления движением биополимерных микрочастиц, находящихся в жидкой среде. В их состав входят ДНК-линкеры, которые обладают свойством создавать структуры с заданными свойствами. Предполагается, что такой метод поможет нам в будущем в разработке нанороботов, имеющих склонность к самостоятельной регенерации.

Основан этот метод на принципе искусственного метаболизма, который представляет особый управляемый процесс полимеризации и гидролиза ДНК. Можно сказать, что это некий молекулярный мотор, в котором происходит взаимодействие между ДНК и ферментами. Химические реакции, возникающие в процессе такого взаимодействия, приводят искусственно созданную систему в движение. Причём частицы способны двигаться даже против внешнего потока. Для этого ученые задают заранее составленный маршрут, а реакция синтеза РНК делает остальное. Подобное движение вряд ли может быть названо «живой системой» — все-таки самостоятельные решения о передвижении, изменении маршрута и структуры микрочастицы принимать не могут.

info24-06-19-imgs_SMM_Feb_2019_0003_31

Чтобы система работала, молекулярные роботы на основе ДНК, будучи помещенные в среду с искусственным метаболизмом, были дополнены двумя ферментами. В процессе метаболизма, который состоит из искусственного анаболизма и искусственного катаболизма, они либо образовывали длинные цепочки ДНК из фрагментов, либо разбирали их на кусочки. Чтобы лучше контролировать процесс образования и распада структур из белковых молекул или наночастиц, учёные соорудили специальное испытательное оборудование — микрофлюидные устройства, имеющие три канала ввода компонентов. Жидкости в таком оборудовании обтекают специальные массивы вертикальных колонн и формируют устойчивые потоки. В таких потоках легко контролировать концентрацию нужных ферментов. Так, например, используя ДНК-гидролазы, ученые могут разрушать нити связанного ДНК-линкерами полимера, а при введении ДНК-полимеразы — вновь собирать. Благодаря этому методу можно контролировать и менять структуру определенного материала.

Последующий эксперимент позволил наглядно показать принципы управления движением биополимерных частиц: учёные смешали три раствора (собирающий, разрушающий и с перекурсорами), и таким образом заставили искусственно собранного из биополимерного материала слизевика ползти против основного направления движения жидкости. Выглядело это примерно так: слизевик двигался за счёт того, что перед собой производил разбор материала, перемещался вперед и затем совершал полимеризацию материала позади себя. От скорости такого процесса зависит скорость передвижения. Подобная система при своём усовершенствовании в будущем может послужить хорошим основанием для создания искусственных биологических систем с автономной жизнеспособностью и регенерацией.


Бренды по теме
Другая информация
08 июня 2022
Эволюционные пути биосинтеза токсина α-аманитина у ядовитых грибов

Ученые задаются вопросом, почему такие неродственные ядовитые грибы, как красные мухоморы, лепиота и галерина, производят один и тот же смертельный токсин α-аманитин? 

04 июня 2022
Паразитизм на жвачных животных может иметь каскадные последствия для экосистем

Распространенные паразитарные инфекции снижают уровень травоядности жвачных животных и могут вызывать так называемые трофические каскады.

01 июня 2022
Механистическое происхождение закона роста бактерий

Как происходит клеточное восприятие скорости роста и с помощью каких механизмов бактерии могут обрабатывать сложную пищевую информацию.

28 мая 2022
Главный принцип эффективной стабилизации взгляда у животных

Поскольку глаза, голова и тело имеют различные механические ограничения (например, инерцию), как нервная система адаптирует свой контроль к этим ограничениям?

25 мая 2022
Высоко подвижные клетки метаболически реагируют на плотность коллагена

Во время прогрессирования опухоли потеря тканевого гомеостаза и аберрантная механика ткани играют решающую роль в стимулировании инвазии и злокачественности.

Вся информация


Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!