Ученые Университета Монреаля выявили механизмы спонтанной эволюции природных наномашин, которые получили сложные функции и стали основой живых систем. Результаты исследования, опубликованные в журнале Angewandte Chemie, раскрывают принципы проектирования и программирования молекулярных сборок.
Природные наномашины представлены белковыми ферментами или структурами, состоящими из нуклеиновых кислот. Некоторые из них состоят из одного компонента, например полимера, сворачивающегося в функциональную структуру. Однако большинство включают несколько компонентов, собирающихся в большие и динамичные сборки, которые активируются в ответ на определенные стимулы.
В ходе исследования специалисты синтезировали и соединили вместе десятки взаимодействующих молекул ДНК, чтобы определить влияние связей на динамику сборки. Для этого использовали линкеры — синтетические олигонуклеотиды, каждый конец которого был связан с функциональной частью молекулы или доменом. Оказалось, что простое изменение длины линкера приводило к значительным изменениям в динамике сборки.
Некоторые линкеры даже создали новые сложные регуляторные функции, такие как свойства самоингибирования, при которых добавление стимула будет способствовать как сборке, так и разборке. Все эти различные варианты реагирования часто наблюдаются и в природных наномашинах.
Ученые полагают, что их открытие может помочь созданию программируемых наномашин или наносистем с оптимально регулируемой деятельностью — например, путем простого соединения взаимодействующих молекул с помощью различных линкеров.