Сотрудники Университета Нового Южного Уэльса (UNSW Sydney) разработали первую искусственную белковою структуру, демонстрирующую контролируемое перемещение вдоль молекулы ДНК. Данная конструкция, названная Tumbleweed, объединяет в себе несколько белков, каждый из которых по отдельности не способен к движению, но вместе они образуют систему для передвижения по определенной траектории на ДНК. Описание исследования было опубликовано в журнале *Nature Nanotechnology*.

В живых существах присутствуют сложные белковые механизмы, отвечающие за выполнение механической работы внутри клеток. Так, такие белки как кинезин, динеин и миозин обеспечивают транспортировку молекул и клеточных структур, а также участвуют в сокращении мышечной ткани. Однако создание искусственной системы с нуля представляет собой непростую задачу: исследователям требуется не только объединить отдельные компоненты, но и обеспечить их взаимодействие для достижения управляемого движения.

Разработчики из UNSW Sydney собрали Tumbleweed из трёх белковых фрагментов, способных взаимодействовать с конкретными участками ДНК. Эти элементы последовательно меняют точки контакта с молекулой, позволяя конструкции двигаться по специально спроектированной траектории на ДНК. Каждый отдельный шаг составляет приблизительно 16 нанометров. Изменение внешних химических условий позволяет ученым контролировать начало движения и изменять направление.

В настоящий момент функциональность устройства Tumbleweed ограничена: оно способно перемещаться на расстояние приблизительно в сто нанометров, двигаясь со скоростью около одного нанометра за секунду. Также текущая модель нуждается во внешнем воздействии посредством химических сигналов для функционирования. В дальнейшем планируется разработка усовершенствованной версии, которая будет иметь больший диапазон передвижения, более высокую скорость и потенциально сможет действовать самостоятельно, без необходимости постоянного контроля извне.

Как отметил профессор Пол Кёрми (Paul Curmi), возглавляющий проект, данная работа явилась плодом почти двух десятилетий исследований международной группы ученых. Разработка искусственной системы с предопределенными характеристиками дает возможность глубже изучить принципы функционирования естественных белковых структур: определить необходимые составляющие для движения, выявить возникающие ограничения при модификации конструкции и разработать новые возможности на основе уже существующих биологических элементов.

Авторы предполагают, что Tumbleweed станет базой для создания нового поколения программируемых белковых устройств в микромасштабе. В перспективе подобные системы могут найти применение в биологических вычислениях, где большое количество молекулярных машин сможет одновременно выполнять операции с минимальным потреблением энергии, а также в других областях синтетической биологии и нанотехнологий.