חומר חכם: חוקרים יצרו סרט חלבון שמייצר מנועים מולקולריים ונע באופן אוטונומי
תורגם ותומצת מתוך NEWSru Israel על ידי baba
חוקרים ממכון ויצמן פיתחו חומר חלבוני חדשני המסוגל לייצר באופן עצמאי מנועים מולקולריים על פי תוכנית DNA, ולהניע את עצמו. החומר, המדמה תהליכים בתאים חיים, משתמש בסינתזת חלבון ליצירת מנועים המניעים אותו. החוקרים הצליחו לשלוט על קצב התנועה ועל כיוונה באמצעות תכנות גנטי, ורואים בכך פוטנציאל ליצירת חומרים אוטונומיים בעתיד.
הידיעה ב-6 שורות · תקציר של baba
- חוקרי מכון ויצמן פיתחו חומר חלבוני המסוגל לייצר מנועים מולקולריים באופן אוטונומי.
- החומר נע על פי תוכנית המקודדת ב-DNA, בדומה לתאים חיים.
- החוקרים הצליחו לשלוט על קצב התנועה ועל כיוונה באמצעות תכנות גנטי.
- החומר יכול להתארך עד מילימטרים ספורים בכיוונים מוגדרים.
- המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Nature Materials.
- החומר יכול לשמש כבסיס ליצירת חומרים פעילים ואוטונומיים בעתיד.
חוקרים ממכון ויצמן למדע, בשיתוף פעולה עם עמיתים, פיתחו חומר חדשני המבוסס על סיבי חלבון, המסוגל לסנתז מנועים מולקולריים באופן עצמאי על פי תוכנית המקודדת ב-DNA, ולהניע את עצמו. בדומה לתאים חיים, המשתמשים בשלד פנימי (ציטוסקלט) של סיבי חלבון ומנועים מולקולריים לתנועה ושינוי צורה, החומר החדש מדמה תהליך זה. בעוד שבעבר נעשה שימוש במנועים מוכנים שהוספו מבחוץ, כעת הצליחו המדענים לגרום לחומר החלבוני עצמו לייצר את המנועים הדרושים לו לתנועה.
המחקר, שפורסם בכתב העת Nature Materials, כלל סידור צפוף של סיבי חלבון (מיקרוטובולים) במשטח, והוספת DNA ותערובת ללא תאים המכילה את כל הרכיבים הדרושים לסינתזת חלבון. ה-DNA קידד חלבון מנוע בשם קינזין, אשר צורך דלק כימי ונע לאורך המיקרוטובולים. המנועים שסונתזו חיברו סיבים סמוכים והניעו אותם זה ביחס לזה, מה שגרם לחומר החלבוני לתפוח, להיקרע לאורכו ולהתפרק לאורכו.
החוקרים מצאו כי ככל שכמות ה-DNA המתוכנת גדלה, כך התקצר זמן תחילת התנועה של החומר, משעתיים עד ארבע שעות. הם הוסיפו לתוכנית גם "בלם" גנטי, גן לחלבון PRC1, אשר מקשר בין המיקרוטובולים. בריכוז גבוה של גן זה, החומר לא נקרע אלא התכופף ונעצר. בנוסף, סינתזת המנועים גרמה לייצור חלבון המעכב את ייצורם, בעוד אנזימים פירקו את שני החלבונים, מה שיצר מחזור של האצה והאטה בקצב תנועת החומר.
החומר הונחה לנוע בכיוונים מסוימים באמצעות תעלות צרות וסימונים על פני השטח, מה שגרם לקפלים להתארך עד מילימטרים ספורים. סינתזת המנועים נמשכה כ-6 שעות, אך תנועת החומר נמשכה למעלה מ-10 שעות, הודות לאספקת דלק לחלבונים שכבר סונתזו. החוקרים רואים בכך פריצת דרך ליצירת חומרים פעילים ואוטונומיים, שאת התנהגותם ניתן לתכנת באופן גנטי.