Световой кальциевый «двигатель» для искусственных клеток ^{CEFR B2}

В статье в Nature Communications исследователи из лаборатории Саада Бхамлы в Georgia Tech адаптировали биологический принцип цилят: краткий всплеск кальция вызывает сверхбыстрое сокращение, а затем ATP используется для перекачки кальция обратно в депо. В работе этот принцип применён к искусственным белковым сетям без ATP‑приводных моторных белков.

Команда произвела и очистила кальций‑связывающий белок Tetrahymena thermophila 2 (Tcb2). В лабораторных условиях Tcb2 формирует волокнистую сеть, которая сокращается при воздействии ионов кальция. Для точного управления временем и местом высвобождения ионов использовали светочувствительный хелатор — «клетку», удерживающую кальций до облучения светом.

Учёные проецировали световые узоры (например, звёзды и круги), и сеть собиралась и сокращалась в соответствующих формах. При пульсирующем облучении сеть могла многократно сокращаться в многочисленных циклах и перемещать микроскопические частицы — важный шаг к управляемому приводу для систем доставки, имитирующих клетки.

Для управления команда создала компьютерную модель и с помощью симуляций и обучения с подкреплением научилась генерировать световые паттерны, которые заставляли сеть толкать или тянуть по желанию. Саад Бхамла отметил, что этот светоуправляемый кальциевый «двигатель» даёт один из путей к созданию управляемого генератора силы для синтетических клеток. Исследование частично финансировалось Национальным научным фондом. Источник: Georgia Tech.