研究人员朝着创建轴转子纳米机器迈出了一步

华盛顿大学的一个大型研究小组与蒙彼利埃大学和弗雷德哈钦森癌症研究中心的同事合作，朝着制造轴转子纳米机器迈出了重要一步。在他们发表在《科学》杂志上的论文中，该小组描述了他们如何使用 DNA 编码来定制大肠杆菌，以推动它们制造组装成转子和轴的蛋白质。

正如研究人员所指出的，分子引擎在自然界中非常丰富，从一些细菌的鞭毛尾部到 ATP 酶的 F1 马达。虽然这些例子已经成为很好的模型，但在自然界中利用它们或在实验室中创造新模型的尝试大多不成功。这是由于天然引擎的单一目的特征和合成尝试中蛋白质折叠的不可预测性。在这项新的努力中，研究人员克服了其他人面临的一些障碍，并通过制造这种装置所需的两个主要部件——车轴和转子——朝着创造分子发动机迈出了重要一步。甚至设法将它们相互连接起来。

为了制造他们的发动机部件，研究人员首先使用了一个名为 Rosetta 的软件程序，该程序允许他们设计具有特定直径的环状蛋白质。然后，他们使用该程序的数据将 DNA 编码添加到构成蛋白质的大肠杆菌中的氨基酸中。这些蛋白质由氨基酸链组成——它们的序列决定了它们自发折叠时的形状。该团队能够诱使一些蛋白质折叠成转子形状，而另一些蛋白质则折叠成轴形状。然后，他们进一步通过诱导多种蛋白质折叠在一起形成转子-轴组合——分子发动机所必需的基本部件。

研究人员使用低温电子显微镜观察了他们创建的发动机原型，发现零件已按要求折叠，但由于这种显微镜一次只能拍摄一张照片，因此无法判断转子是否在转动。

研究人员的下一个目标是设计一种分子发动机，该发动机具有推动转子向所需方向旋转的组件。