Начало эры экологичной
вычислительной
биоинженерии.
Наука многое подсматривает у природы, до многих решений которой, правда, нам ещё нужно дорасти. Например, мы давно знаем о наличии потока электронов в белковых системах: на этом естественном механизме электронной проводимости зиждется фотосинтез и производство клеточной энергии вообще. Однако, хоть наше понимание природы этих процессов и выросло благодаря достижениям эпохи структурной геномики, всё же умению обращаться с ними ‒ и уж тем более конструктивному инженерному применению исключительных свойств этих биоэлектронных компонентов ‒ нам ещё только предстоит научиться.
Чтобы приблизить целевое использование этого эффекта, команда учёных из Бристольского университета использовала опыт пятилетнего исследовательского проекта «Схемы жизни», в котором участвовали университеты Бристоля, Портсмута, Восточной Англии и Лондонский университетский колледж. Полученные в ходе него сведения и навыки в проектировании белков, переносе электронов, биомолекулярном моделировании, структурной биологии и спектроскопии, позволили понять, как именно электроны проходят через естественные биологические молекулы. А это как раз тот процесс, который и может открыть нам ранее скрытые возможности.
Междисциплинарная группа разработала простые строительные блоки так, чтобы в перспективе их можно было бы объединить в более длинные проволочные токопроводящие белковые цепи. Опубликованное в журнале Национальной академии наук США исследование показало, что относительно простая стратегия вычислительного дизайна позволяет расширить модули в 7-нм молекулярную проволоку и управлять ими с помощью вычислений.
«Несмотря на то, что наши разработки черпают вдохновение из электронных схем на основе белков, необходимых для всей жизни на Земле, ‒ говорит ведущий автор исследования Росс Андерсон, профессор биохимии Бристольского университета ‒ они лишены многих сложностей и нестабильности, которые могли бы помешать эксплуатации их природных эквивалентов на наших условиях. Мы также можем создавать эти мельчайшие электронные компоненты на заказ, определяя их свойства так, как это невозможно с природными белками».
Создание токопроводящих, биоразлагаемых «проводов» из специально разработанных белков ‒ это большой шаг для биоэлектроники, который способен объединить в одном устройстве два мира ‒ живой и неживой природы. Такие проводники могут быть совместимы как с обычными медными или железными электронными компонентами, так и с биологическими механизмами, отвечающими за выработку энергии во всех живых организмах. Они пригодятся в носимых устройствах, для диагностики заболеваний и обнаружения загрязнителей окружающей среды. Да и, к слову, есть надежда, что на базе таких искусственных фотосинтетических белков можно будет выстроить новые, более эффективные панели для захвата солнечной энергии.
По материалам АРМК.