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
Voedsel in de klas helpt peuters wetenschap en woorden leren
Onderzoek toont dat leren met voedsel peuters helpt wetenschappelijke ideeën te begrijpen en hun woordenschat te vergroten. Het programma gebruikte lessen over zaden, recepten en materialen voor leraren bij Head Start-kinderen in North Carolina.
Pterosauriërs ontwikkelden snel vliegvermogen
Nieuw onderzoek met CT-scans van fossiele hersenholten toont dat pterosauriërs hun vliegvermogen snel ontwikkelden. Wetenschappers vergeleken hun hersenen met die van nauwe verwanten en zien grote optische kwabben en een andere breinvorm.
AI en draagbare apparaten bij type 2-diabetes
Een meta-overzicht onderzoekt AI-versterkte draagbare apparaten voor mensen met type 2-diabetes en prediabetes. Het overzicht selecteerde 60 van ongeveer 5,000 studies en vindt zowel voordelen (voorspelling 1–2 uur) als belangrijke beperkingen en onderzoekstekorten.
Jonge mantaroggen dragen groepen vissen in kustwateren
Jonge Caribische mantaroggen in kustgebieden vormen vaak kleine, bewegende ecosystemen doordat andere vissen zich aan hen hechten of bij hen blijven. Onderzoekers bestudeerden videomateriaal en waarschuwen voor risico's door boten en vistuig.