Исследователи достигли впечатляющих результатов в разработке ДНК-наночастичных моторов, сумев существенно увеличить их скорость работы. Эти крошечные искусственные моторы используют структуры ДНК и РНК для генерации движения путем ферментативной деградации РНК, преобразуя химическую энергию в механическое движение, сообщает Nature Communications.
Принцип работы этих моторов основан на механизме, известном как «сожженный мост» броуновской защелки. В этом процессе мотор движется вперед, «сжигая» молекулярные связи, встречающиеся на его пути. Такая деградация создает направленное движение мотора в одном направлении, преодолевая случайное броуновское движение.
ДНК-наночастичные моторы обладают высокой программируемостью и имеют потенциальное применение в молекулярных вычислениях, диагностике и целевой доставке веществ. Однако до недавнего времени они значительно уступали в скорости и эффективности своим природным аналогам — белковым моторам, которые способны развивать скорость от 10 до 1000 нанометров в секунду.
Исследователям удалось выявить, что основным препятствием для увеличения скорости является связывание фермента РНКазы H. Когда это связывание происходит медленно, возникают длительные паузы в движении мотора. Увеличив концентрацию РНКазы H, ученые смогли значительно сократить продолжительность пауз с 70 секунд до примерно 0,2 секунды.
В результате оптимизации конструкции и перепроектирования последовательностей ДНК/РНК исследователи создали мотор, способный развивать скорость до 30 нанометров в секунду, с процессивностью 200 шагов и длиной пробега 3 микрометра. Это достижение демонстрирует, что искусственные ДНК-моторы теперь могут конкурировать по производительности с природными белковыми моторами.
