Вчені повідомили про виявлення нового типу молекулярного двигуна, який перетворює енергію в рух. Дослідження опубліковано в журналі Nature Physics.
Біофізики з Німеччини та Індії відкрили нову молекулярну систему, яка використовує альтернативну хімічну енергію і застосовує новий механізм для виконання механічної роботи. Багаторазово стискаючись і розширюючись, двокомпонентний «мотор» працює аналогічно класичному двигуну Стірлінга і допомагає розподіляти вантаж по зв’язаних з мембраною органелам.
Клітини мають дивовижну здатність акуратно організовувати свій внутрішній простір за допомогою крихітних білкових механізмів, званих молекулярними моторами, які генерують спрямовані рухи. Більшість з них використовують для роботи звичайний вид палива, свого роду хімічну енергію, аденозинтрифосфорну кислоту (АТФ).
У своєму дослідженні вчені вивчили молекулярний двигун, що складається з двох білків, EEA1 і Rab5. Ці ниткоподібні білки EEA1 можуть розпізнавати Rab5, присутній в мембрані везикул, і зв’язуватися з ним. Зв’язування посилає повідомлення уздовж подовженої структури ниткоподібного білка, підвищуючи тим самим його гнучкість, подібно до того, як приготування їжі розм’якшує спагетті. Така зміна гнучкості створює силу, яка притягує везикулу до мембрани-мішені, де відбувається стикування і злиття.
Вивчаючи роботу цього білкового механізму за допомогою лазерних скануючих і світлових мікроскопів, дослідники показали, що білок EEA1 може проходити кілька циклів переходу від жорсткого до гнучкого і назад виключно завдяки хімічній енергії, вивільняється при його взаємодії з Rab5, без використання АТФ.
Дослідники розробили нову фізичну модель для опису зв’язку між хімічними і механічними етапами в молекулярному двигуні. Вони також змогли розрахувати термодинамічну ефективність системи, яка можна порівняти з класичними моторними білками, керованими АТФ.