Los investigadores diseñan un nanomotor pulsante
Una máquina mide sólo una diezmilésima de milímetro: una sopa de letras sirve de combustible
Un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad de Bonn ha desarrollado un nuevo tipo de nanomotor. Está accionado por un mecanismo inteligente y puede realizar movimientos pulsantes. Los investigadores planean ahora dotarlo de un acoplamiento e instalarlo como accionamiento en máquinas complejas. Sus resultados se publicarán en la revista "Nature Nanotechnology".
El novedoso tipo de nanomotor - con una ARN polimerasa, que tira de las dos "asas" y las vuelve a soltar. Esto genera un movimiento pulsante.
© Mathias Centola/Uni Bonn
Este novedoso tipo de motor es similar a un entrenador de agarre manual que fortalece el agarre cuando se usa con regularidad. Sin embargo, el motor es alrededor de un millón de veces más pequeño. Dos empuñaduras están conectadas por un muelle en una estructura en forma de V.
En un entrenador de agarre manual, usted aprieta las empuñaduras contra la resistencia del muelle. Cuando se suelta el agarre, el muelle empuja las empuñaduras a su posición original. "Nuestro motor utiliza un principio muy similar", explica el Prof. Dr. Michael Famulok, del Instituto de Ciencias Médicas y de la Vida (LIMES) de la Universidad de Bonn. "Pero las asas no se presionan, sino que se tiran".
Para ello, los investigadores han reutilizado un mecanismo sin el cual no existirían plantas ni animales. Cada célula está equipada con una especie de biblioteca. Contiene los planos de todos los tipos de proteínas que la célula necesita para realizar su función. Si la célula quiere producir un determinado tipo de proteína, pide una copia del plano correspondiente. Este transcrito es producido por las ARN polimerasas.
Las ARN polimerasas impulsan los movimientos pulsátiles
El modelo original está formado por largas cadenas de ADN. Las ARN polimerasas se mueven a lo largo de estas cadenas y copian la información almacenada letra a letra. "Tomamos una ARN polimerasa y la unimos a una de las asas de nuestra nanomáquina", explica Famulok, que también es miembro de las áreas de investigación transdisciplinar "Vida y Salud" y "Materia" de la Universidad de Bonn. "Muy cerca, también colamos una hebra de ADN entre las dos asas. La polimerasa se agarra a esta hebra para copiarla. Tira de sí misma a lo largo del soporte y la sección no transcrita se hace cada vez más pequeña. Esto tira del segundo asa poco a poco hacia el primero, comprimiendo al mismo tiempo el muelle".
La cadena de ADN entre las asas contiene una secuencia particular de letras poco antes de su final. Esta denominada secuencia de terminación indica a la polimerasa que debe soltar el ADN. El muelle puede ahora relajarse de nuevo y separa las asas. Esto acerca la secuencia inicial de la cadena a la polimerasa y el copiador molecular puede iniciar un nuevo proceso de transcripción: El ciclo se repite. "De este modo, nuestro nanomotor realiza una acción pulsante", explica Mathias Centola, del grupo de investigación dirigido por el profesor Famulok, que llevó a cabo gran parte de los experimentos.
Una sopa de letras sirve de combustible
Este motor también necesita energía como cualquier otro tipo de motor. Se la proporciona la "sopa de letras" a partir de la cual la polimerasa produce los transcritos. Cada una de estas letras (en terminología técnica: nucleótidos) tiene una pequeña cola formada por tres grupos fosfato: un trifosfato. Para unir una nueva letra a una frase existente, la polimerasa tiene que eliminar dos de estos grupos fosfato. Esto libera energía que puede utilizar para unir las letras. "Nuestro motor utiliza los trifosfatos de nucleótidos como combustible", explica Famulok. "Sólo puede seguir funcionando cuando dispone de un número suficiente de ellos".
Uno de los socios de la cooperación, con sede en el estado norteamericano de Michigan, pudo demostrar que los nanomotores realizaban realmente el movimiento esperado. Un grupo de investigación de Arizona también simuló el proceso en ordenadores de alta velocidad. Los resultados podrían utilizarse, por ejemplo, para optimizar el motor para que funcione a una determinada frecuencia de pulsación.
Además, los investigadores pudieron demostrar que el motor puede combinarse fácilmente con otras estructuras. Así podría, por ejemplo, desplazarse por una superficie, como un gusano que se arrastra por una rama con su estilo característico. "También tenemos previsto fabricar un tipo de embrague que nos permita utilizar la potencia del motor sólo en determinados momentos y, de lo contrario, dejarlo al ralentí", explica Famulok. A largo plazo, el motor podría convertirse en el corazón de una compleja nanomáquina. "Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer antes de llegar a esta fase".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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