Ученые Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) впервые продемонстрировали, что можно сконструировать белки, которые двигаются и изменяют форму так же, как это делают их природные аналоги. Это первый шаг к созданию белков, способных действовать как биологические машины: адаптироваться к внешним условиям, трансформироваться и возвращаться в исходное состояние, сообщает Phys.org.
Речь идет о переходе от «твердых» молекул к «живым» системам. Жесткие, неподвижные белки, разрабатываемые с 1980-х годов, уже нашли применение в самых разных сферах — от бытовой химии до медицины в составе инсулина, препаратов для похудения и антител для терапии рака. Однако белки, способные к структурным изменениям, открывают дорогу к созданию интеллектуальных молекул, таких как биосенсоры, реагирующие на сигналы организма, или ферменты, расщепляющие загрязнители, включая пластик.
Исследование началось с попытки «оживить» один из природных белков, наделив его новой способностью — связывать кальций за счет движения. Аспирантка Эми Го разработала компьютерную библиотеку тысяч возможных форм белка, затем выбрала две устойчивые: одну — способную связывать кальций, другую — нет. С помощью AlphaFold2, мощной нейросети от DeepMind, она смоделировала поведение белка, который скручивался и «захватывал» ионы, а затем возвращался в исходное состояние.
Ключевым моментом стала экспериментальная проверка. Используя ядерный магнитный резонанс, ученые визуализировали структуру белка на атомном уровне и подтвердили, что модель работает именно так, как было задумано. Это уже не просто виртуальный эксперимент, а практическое доказательство того, что движущиеся белки можно проектировать с нуля.
Теперь такие белки можно адаптировать для самых разных задач — от создания самовосстанавливающихся материалов до защиты растений от засухи и вредителей.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые сбивают бактерии с толку с помощью сахара.