Los investigadores han descubierto un método para controlar las máquinas biomoleculares en un amplio rango de temperatura utilizando N-óxido de trimetilamina de osmolitos de aguas profundas TMAO. Este hallazgo podría abrir una nueva dimensión en la aplicación de máquinas artificiales fabricadas a partir de motores biomoleculares y otras proteínas.
Los motores biomoleculares son las máquinas naturales más pequeñas que mantienen dinámicos a los organismos vivos. Pueden generar fuerza y realizar su propio trabajo al consumir energía química. En los últimos años, los motores biomoleculares reconstruidos han aparecido como sustitutos prometedores de los motores sintéticos y se espera que sean clavecomponentes en micro o nano dispositivos biomiméticos artificiales. Sin embargo, los motores biomoleculares reconstruidos pierden su capacidad de funcionar debido a la inestabilidad térmica en entornos artificiales.
Tasrina Munmun, Arif Md. Rashedul Kabir, Kazuki Sada y Akira Kakugo de la Universidad de Hokkaido y Yukiteru Katsumoto de la Universidad de Fukuoka se inspiraron al ver cómo las proteínas permanecen estables en organismos vivos como tiburones, teleósteos, patines y cangrejos que sobreviven en condiciones adversasambientes como respiraderos hidrotermales de aguas profundas o bajo perturbaciones térmicas. Aunque las proteínas generalmente son desnaturalizadas por el calor, las proteínas en los animales de aguas profundas permanecen estables y activas con calor gracias a TMAO.
"Basado en este fascinante mecanismo de defensa en animales de aguas profundas, intentamos controlar la actividad de la kinesina, un motor biomolecular asociado con proteínas de microtúbulos, en un amplio rango de temperatura", dijo el Dr. Arif Rashedul Kabir. Para investigar la actividadde kinesinas, el equipo realizó ensayos de motilidad in vitro en los que los motores de kinesina propulsaron los microtúbulos en un sustrato bidimensional.
Según el estudio publicado en Comunicaciones químicas descubrieron que TMAO suprime la desnaturalización térmica de las kinesinas de una manera dependiente de la concentración. Dentro de un rango de temperatura de 22-46 ° C, las kinesinas propulsaron los microtúbulos durante un tiempo prolongado casi 2.5 veces más cuando TMAO estaba presente. Esto muestra laEl equipo controló con éxito la dinámica entre las kinesinas y los microtúbulos en un amplio rango de temperaturas. "Este estudio es el primer ejemplo que muestra la utilización exitosa de un osmolito de aguas profundas para mantener motores biomoleculares durante un tiempo prolongado en un amplio rango de temperaturas en entornos de ingeniería".Comentó el Dr. Rashedul Kabir.
Arif Md. Rashedul Kabir continuó, "La idea de utilizar mecanismos de defensa naturales contra la inactivación inducida por el calor de proteínas y enzimas ahora se alentará aún más".
"Nuestro trabajo abrirá una nueva dimensión en aplicaciones sostenibles de biomoléculas reconstruidas que beneficiarán a varios campos, incluida la ingeniería biomimética, la ingeniería bioquímica y biomédica, así como la ciencia de los materiales", agregó Akira Kakugo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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