Ingenieurs die kunstmatige cellen ontwikkelen hebben een betrouwbare manier nodig om op commando mechanische kracht te genereren. Biologische ciliaten gebruiken korte calciumpulsen voor snelle samentrekkingen, terwijl ATP later wordt gebruikt om calcium weer op te slaan. Onderzoekers hebben dit principe aangepast om kunstmatige eiwitnetwerken zonder ATP-gedreven motoren te besturen.
In het onderzoek produceerden en zuiverden ze Tetrahymena thermophila calcium-bindend eiwit 2 (Tcb2). In het laboratorium vormt dit eiwit een vezelig netwerk dat samentrekt bij blootstelling aan calcium. De wetenschappers gebruikten een lichtgevoelige calciumchelator, een 'cage'-molecuul, om te bepalen waar en wanneer calcium vrijkomt. Door lichtpatronen te projecteren, onder meer in vormen als sterren en cirkels, lieten ze het netwerk in overeenkomende patronen samentrekken. Met gepulseerde belichting voerden ze herhaalde cycli uit; het netwerk kon ook microscopische deeltjes verplaatsen.
Daarnaast ontwikkelden ze een computermodel met simulaties en reinforcement learning om lichtpatronen te ontwerpen die het netwerk laten duwen of trekken.
Moeilijke woorden
- calciumpuls — korte stijging van calcium in een celcalciumpulsen
- samentrekking — het korter of strakker worden van materiaalsamentrekkingen
- eiwitnetwerk — een netwerk opgebouwd uit verschillende eiwitteneiwitnetwerken
- calciumchelator — molecuul dat calciumionen tijdelijk bindt
- belichting — blootstelling aan licht in een experiment
- ciliaat — een eencellig organisme met trilharenciliaten
- ATP — molecuul dat cellen energie geeft
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke voordelen zie je van het besturen van eiwitnetwerken met licht in plaats van met ATP?
- Op welke manieren zouden samentrekkende kunstmatige netwerken gebruikt kunnen worden in kleine apparaten of robots?
- Welke mogelijke moeilijkheden of risico's kun je bedenken bij het toepassen van deze techniek in echte cellen?
Gerelateerde artikelen
Microben overleven inslagpuin mogelijk naar andere planeten
Een studie toont dat een woestijnbacterie in puin van asteroïde-inslagen extreme drukken kan overleven. Dit suggereert dat leven via gesteente naar andere hemellichamen kan reizen en roept vragen op voor planetenbescherming.
Kunstmatige intelligentie in Amerikaanse scholen: kansen en zorgen
Kunstmatige intelligentie komt in veel Amerikaanse scholen en bedrijven investeren in training voor leraren. Een onderzoek van de University of Washington vond gemengde reacties: minder werkdruk voor routinetaken, maar ook zorgen over sociale aspecten en ongelijkheid.