Биомолекулярные двигатели – это самые маленькие природные механизмы, которые поддерживают живые организмы в динамике. Они могут генерировать силу и выполнять работу самостоятельно, потребляя химическую энергию.
В последние годы реконструированные биомолекулярные двигатели появились как многообещающие заменители синтетических двигателей и, как ожидается, станут ключевыми компонентами в биомиметических искусственных микро- или наноустройствах. Однако реконструированные биомолекулярные двигатели теряют способность функционировать из-за термической нестабильности в искусственной среде.
Тасрина Мунмун, Arif Md.
Рашедул Кабир, Кадзуки Сада и Акира Какуго из Университета Хоккайдо и Юкитеру Кацумото из Университета Фукуока были вдохновлены наблюдением за тем, как белки остаются стабильными в живых организмах, таких как акулы, костистые кости, скаты и крабы, которые выживают в суровых условиях, таких как глубоководные гидротермальные жерла или под водой. тепловые возмущения. Хотя белки обычно денатурируются под воздействием тепла, белки у глубоководных животных остаются стабильными и активными при нагревании благодаря ТМАО.
«Основываясь на этом удивительном защитном механизме у глубоководных животных, мы попытались контролировать активность кинезина, биомолекулярного двигателя, связанного с белками микротрубочек, в широком диапазоне температур», – сказал Ариф М.Д. Рашедул Кабир. Чтобы исследовать активность кинезинов, команда провела тесты подвижности in vitro, в которых двигатели кинезина продвигали микротрубочки на двумерном субстрате.
Согласно исследованию, опубликованному в Chemical Communications, они обнаружили, что ТМАО подавляет термическую денатурацию кинезинов в зависимости от концентрации. В диапазоне температур 22-46 ° C кинезины продвигали микротрубочки в течение длительного времени (почти 2 раза).В 5 раз дольше) при наличии ТМАО.
Это показывает, что команда успешно контролировала динамику между кинезинами и микротрубочками в широком диапазоне температур. «Это исследование является первым примером, показывающим успешное использование глубоководного осмолита для поддержания биомолекулярных двигателей в течение длительного времени в широком диапазоне температур в инженерных средах», – сказал Ариф М.Д. Рашедул Кабир прокомментировал.
Ариф Мд. Рашедул Кабир продолжил: «Идея использования естественных защитных механизмов против тепловой инактивации белков и ферментов теперь будет поощряться и дальше."
«Наша работа откроет новое измерение в устойчивых применениях реконструированных биомолекул, которые принесут пользу в различных областях, включая биомиметическую инженерию, биохимическую и биомедицинскую инженерию, а также материаловедение», – добавил Акира Какуго.