Jason Maderer, Georgia Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Xarici hissəcikləri hərəkət etdirmək üçün Tcb2 şəbəkələrinin idarə edilməsi. Müəllif: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69651-2

Bədənin sağlam olmayan hissələrinə dərman çatdırmaq üçün süni hüceyrələr yaratmaqda maraqlı olan mühəndislər əsas çətinliklə üzləşirlər: hüceyrəyə bənzər bir sistemin hərəkət etməsi, formasını dəyişdirməsi və ya bölünməsi üçün əmr üzərinə güc yaratmaq üçün bir yola ehtiyacı var.

Bioloji hüceyrələr əzələləri hərəkət etdirmək, maddələri membranlar vasitəsilə daşımaq və digər funksiyaları yerinə yetirmək üçün adenozin trifosfata (ATF) güvənir. Bir çox hüceyrə maşını ATF hidrolizini (ATF-də saxlanılan kimyəvi enerjinin sərbəst buraxıldığı bir proses) birbaşa hərəkətə birləşdirir. Lakin kirpiklilər adlanan bəzi təkhüceyrəli orqanizmlər fərqli bir strategiyadan istifadə edirlər. Kalsium impulsu ultra sürətli bir daralmaya səbəb olur və ATF daha sonra kalsiumu yenidən saxlama yerinə vurmaq və sistemi yenidən işə salmaq üçün istifadə olunur.

Georgia Tech tərəfindən Nature Communications jurnalında dərc edilmiş bir araşdırmada , tədqiqatçılar ATP ilə işləyən motor zülallarına etibar etmədən süni zülal şəbəkələrinin hərəkətlərini idarə etmək üçün oxşar mexanizmdən necə istifadə edəcəyini öyrəndilər . Bunun əvəzinə, onlar şəbəkələrin yığılması və ya boşalması üçün tetikleyici kimi kalsiumdan istifadə etdilər.

“Əgər mühəndislər hüceyrəyə bənzər şeylər edə bilən sintetik hüceyrələr istəyirlərsə, əmrlə güc yaratmaq üçün bir yola ehtiyac duyurlar”, – deyə Corciya Texnologiya Universitetinin Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Məktəbinin həmmüəllifi və dosenti Saad Bhamla bildirib. “Hüceyrələr hərəkət etməli, formasını dəyişməli və bölünməlidir. Biz sadə hissələrdən idarə oluna bilən mühərrik qurmağa çalışırıq.”

Tədqiqatda komanda kirpiklərdə olan Tetrahymena thermophila kalsium bağlayan protein 2 (Tcb2) istehsal edib təmizlədi. Zülal lifli bir şəbəkə əmələ gətirir və kalsiuma məruz qaldıqda büzülür. Tədqiqatçılar laboratoriyada Tcb2 protein şəbəkələrini bərpa etdilər və sonra kalsiumun nə vaxt və harada sərbəst buraxıldığını idarə etmək üçün işığa həssas kalsium xelatördən (kalsiumu işıqlanana qədər saxlayan “qəfəs” molekulu) istifadə etdilər.

Şəbəkənin uyğun formalarda yığılmasını və büzülməsini təmin etmək üçün ulduz və dairələrin işıq naxışlarını proyeksiya etdilər. Daha sonra, sistemi davamlı olaraq “doldurmaq” üçün çoxuniversitetli komanda işığı zülal şəbəkələrinə impuls edərək, dəfələrlə kalsium buraxaraq yığılma və büzülmə dövrlərini idarə etdi.

Tədqiqata rəhbərlik edən Corciya Texnologiya Universitetinin kimya mühəndisliyi üzrə fəlsəfə doktoru məzunu Xiangting Lei bildirib ki, “İşıq kalsiumu saxlayan bir ‘qəfəs’ molekulunu parçalayır və yalnız naxışın proyeksiya olunduğu yerdə kalsiumu buraxır.” “İmpulslu işıqlandırma ilə şəbəkə təxminən 150 dövr ərzində dəfələrlə sıxıla bilər və sıxılma sürəti saniyədə təxminən 0,4 mikrometrdir.”

Komanda həmçinin şəbəkə qüvvələrindən istifadə edərək mikroskopik hissəciklərin daşınmasını nümayiş etdirdi ki, bu da sintetik hüceyrəyə bənzər çatdırılma sistemlərində faydalı ola biləcək idarəolunan işə salınma istiqamətində bir addımdır. Növbəti addım Tcb2-nin müxtəlif girişlər altında necə genişləndiyini anlamaq üçün kompüter modeli hazırlamaq idi.

Çikaqo Universitetinin həmmüəllifi və postdoktorantura tədqiqatçısı Karlos Floyd bildirib ki, “İmpulslar şəbəkəni dəfələrlə sıxışdırmağa imkan verdi. Simulyasiyalardan və möhkəmləndirmə təlimindən istifadə etməklə, şəbəkəni istəklərimizə uyğun olaraq itələmək və ya çəkmək üçün idarə edən işıq nümunələri yaratmağı öyrəndik.”

Bu iş, əvvəllər yay quyruğundan ilhamlanan tullanma robotları və suda gəzənlərdən ilhamlanan üzgüçülər quran Bhamlanın bioilhamlı mühəndislik laboratoriyasından irəli gəldi. O, Lei-yə idarəolunan daralma mənbəyi kimi kirpikli sümüklərə diqqət çəkdi.

Bhamla dedi: “Əksər molekulyar maşınlar ATF-ni birbaşa, qaz mühərriki kimi yandırır. Lakin kirpiklilər fərqli bir dizayndan istifadə edirlər. Onlar kalsium ehtiyatlarını doldurmaq üçün ATF-dən istifadə edirlər və sonra kalsium impulsu ultra sürətli hərəkətə səbəb olur. Bu, təmiz qaz mühərrikindən daha çox Prius-a daha yaxındır. Siz kalsium “batareyasını” doldurur və tələb olunduqda buraxırsınız.”

Bhamla bildirib ki, idarə olunan qüvvə generatoru bir çox sintetik element konsepsiyaları üçün çatışmayan komponentdir. Komandanın işıqla idarə olunan kalsium “mühərriki” bu imkana çatmaq üçün bir yol təqdim edir və qüvvələri lazım olan yerə dəqiq yerləşdirir.

Nəşr detalları

^{Xiangting Lei və digərləri, Ca2 +} ilə idarə olunan kemomekanik zülal şəbəkələrində işıqla induksiya edilmiş yığılma və təkrarlana bilən aktivləşdirmə , Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69651-2

Jurnal məlumatları: Nature Communications