Fabriquer des machines monomoléculaires
Quasiment tous les processus cellulaires basés sur les interactions entre deux molécules obligent à une phase de reconnaissance. Bon nombre de molécules importantes pour la biologie sont chirales, se présentant sous deux formes qui ont la même formule chimique mais qui sont le reflet l'une de l'autre dans un miroir. D'autres sont au contraire présentes sous une seule de ces formes (on parle d'homochiralité), comme les acides aminés qui sont les briques de base des protéines, ou les sucres qui composent l'acide désoxyribonucléique (l'ADN). Il est clair que la chiralité a un rôle critique dans l'efficacité de la reconnaissance. Les scientifiques estiment que sans la chiralité systématique des acides aminés et de certains sucres, la vie telle que nous la connaissons n'existerait pas. Le transport actif est l'une des fonctions cellulaires qui utilise le verrouillage et le déverrouillage de molécules. Mais il faut de l'énergie pour transporter les molécules et autres composants à l'intérieur de la cellule ou à travers sa membrane, en général contre un gradient de concentration. Le transport actif fait intervenir des moteurs moléculaires (protéiques). S'ils veulent «fabriquer» des machines et des moteurs moléculaires, les scientifiques doivent comprendre comment deux molécules s'associent via des changements mutuellement induits de leur conformation. C'est dans ce but que des scientifiques ont lancé le projet Biomach («Molecular machines - design and nano-scale handling of biological antetypes and artificial mimics»). Les chercheurs ont utilisé le microscope à balayage à effet tunnel pour «filmer» comment des molécules de même chiralité forment des paires et des chaînes, alors que des molécules de chiralité différente sont incapables de former des structures stables. Les connaissances résultant des expériences de Biomach élargiront la compréhension des processus physiologiques et faciliteront la mise au point de dispositifs fonctionnels biomimétiques monomoléculaires.
