Конструируя из белков

      Живые организмы строят конструкции из белков, и инженеры думают, как это применить. Некоторые белки, например, могут формировать регулярные структуры в виде кристаллических решеток, которые затем можно использовать при конструировании наномашин и наноэлектрон-ных устройств.Бактерии на своей поверхности формируют слои кристаллического белка толщиной в одну молекулу, называемые S*слои (от англ. single_один), которые повторяются с шагом в 10 нм.Австрийские ученые решили использовать эти естественные «квантовые сверхрешетки» для построения искусственных белковых структур. Первое, что придумали ис-следователи – выгнать бактерию из S_слоя и порвать его на “субъединицы”. Однако эти субъе-диницы перестраивались на кремниевых и металлических подложках, а также на других синтетических полимерах.

      Если теперь к S_слою на подложке добавить специальные сенсорные молекулы, получится точный биосенсор. Используя характерную для белков боязнь ультрафиолета, исследователи использовали S_слой в качестве фоторезиста в литографии. Другие ученые решили сконструировать из белков и неорганических соединений структуры, которых вообще не сущест-вует в природе. Однако из_за огромной сложности квантовых уравнений для белковых молекул даже современные суперкомпьютеры не могут рассчитать, как именно белки с определенной последовательностью аминокислот будут собираться в трехмерные структуры (так называемая проблема фолдинга, или свертки белка). Они пошли другим путем, заставляя вирусы синте-зировать разнообразные белки из случайной последовательности аминокислот. Затем ученые попросту промыли оборудование и в нем остались только те белки, которые присоединились к подложке. Так можно создавать белки, образующие новые структуры, соединяясь с разными материалами. Осталось создать “библиотеку” вирусов, производящих белки_липучки для золо-та, серебра, оксида цинка, арсенида галлия и др.На основе таких белков, соединенных с не-органическими веществами, можно сконструировать ряд квантовых точек, ко торые получают се-годня с помощью вакуумных технологий.Сборка квантовых точек с помощью гибридных белков может происходить при комнатной температуре и быть гораздо дешевле. Такие белки могут пригодиться и при создании наномашин.

Рис 200. Фрагменты ДНК, кодирующие различные белки,

внедряют в ДНК бактериофага, который синтезирует эти

белки на своей поверхности. Вирус размножается, образуя

длинные нити, покрытые металлом, которые можно

использовать в наноэлектронике и наносистемах

      Исследователи из МТИ обнаружили, что бактериофаги “собираются” в длинные нити. При этом их внешние белки могут соединяться с сульфидом цинка или сульфидом кадмия, образуя длинные (600 нм) электропроводящие нанонити диаметром 20 нм. При нагревании полученной структуры до 350°C бактериофаги выгорают, а тончайшая металлическая нить остается. Затем ее можно использовать, например, в наноэлектронике. Использованные в этом опыте вирусы состоят всего из шести белков, два из которых соединяются с неорганикой. Исследователи хотят продолжить эксперименты с более сложными по белковому составу вирусами, чтобы получить трехмерные проводящие структуры.