Създадоха работещ модел на „двигателя“ на живота

Изследователи от Университета в Дорнсфайър, Южна Калифорния (USC), са създали работещ теоретичен модел на клетъчния двигател, който захранва с енергия всички дишащи кислород организми.

Компютърният модел ще позволи на учените да разберат по-добре процесите, които действат в клетките на молекулно ниво и евентуално да ги имитират. Един ден това може да доведе до създаването на миниатюрни механични мотори за наномашини или нанороботи.

"Способни сме да вземем дадена система, която е много сложна и да възпроизведем основните дейности в нея", казва Ариер Уоршъл, професор по химия и биохимия към USC . "Все още има много неизяснени неща, но успехът ни определено е голяма стъпка към разбирането на действията на повсеместно разпространените двигатели в живите системи".

Клетъчният "двигател" в телата ни представлява протеинова молекула, чието въртене генерира универсалното биологично "гориво" в клетките на кислородните организми - аденозинтрифосфата (АТФ). Тази молекула, известна сред биохимиците като универсалната клетъчна "валута", захранва с химична енергия всички процеси в тялото – от енергията, нужна на мускулите да се движат, до електрическите импулси, с които нервните клетки си комуникират.

През 1997 г. Нобеловата награда за химия бе връчена на екип от учени, които изясниха структурата на този протеин и описаха принципите, върху които той може би работи.

Проучванията показват също така, че разположеният в мембраната на митохондриите (вид клетъчни органели) протеин се състои от две части, едната от които се върти подобно на вентилатор. По този начин той извлича необходимите изходни вещества от околната вътреклетъчна среда и ги превръща в ATФ. Въртящата се част от протеина е известна като АТФ-синтаза и представлява ензим със сложна структура, който е отговорен за образуването на ATФ-молекулата.

Учените създали компютърен модел на АТФ-синтазата, който се оказал забележително успешен при възпроизвеждането на важни физически сили, стоящи в основата на неговата работа.

Предишните опити за създаването на работещ компютърен модел включвали комплексни системи, в които всеки атом бил коректно представен. Този подход обаче направил невъзможно трудно обяснението как всъщност системата работела, казва Уоршъл.

За да преодолеят тази пречка, учените решили да създадат модел на АТФ-синтазата, в който нейната структура е максимално опростена – стратегия, известна в изчислителната биология. При този подход обаче трябва да се внимава, тъй като прекаленото опростяване на модела също би нарушило функционалността на протеина.

Разработеният от учените модел предоставя и възможно най-ясното обяснение как химичната енергия от АТФ се използва, за да задвижи двигателя и как всъщност работи самият двигател.