Ruch molekularny jako narzędzie diagnostyczne
Motory molekularne to białkowe maszyny znajdujące się w komórkach poruszające się wzdłuż włókiem szkieletu komórki (włókien działających jak szkielet komórki, dających mu podparcie i kształt) dzięki wykorzystaniu chemicznej energii pochodzącej z hydrolizy trifosforanu adenozyny (ATP). Należy do nich rodzina miozyn, których ruch wzdłuż włókien aktyny wywołuje skurcze mięśni szkieletowych, pomaga w transporcie wewnątrzkomórkowego ładunku i odgrywa kluczową rolę w podziale komórki. Naukowcy pracujący w ramach finansowanego ze środków UE projektu MONAD ("Molecular motor-based nanodevices") wykorzystują te wszechobecne komórkowe nanomaszyny w systemach służących do diagnostyki, odkrywania leków i podstawowych badań biomedycznych. Wykorzystując europejską fachową wiedzę w dziedzinie motorów molekularnych zespół projektu MONAD bada potencjał w zakresie quasi-bezpośredniej diagnostyki spersonalizowanej oraz wykonalność przyszłych urządzeń do biosymulacji. Techniki inżynierii biomolekularnej umożliwiły przedstawienie wzmocnionej stabilności włókien aktyny w obecności tropomiozyny, rodziny białek mięśni regulujących interakcję między aktyną i miozyną. Ponadto naukowcy kontynuowali optymalizację inżynierii włókien szkieletu komórkowego pod kątem wykrywania. Na przykład opracowanie z pomocą bioinżynierii włókien wyposażonych w przeciwciała zostanie wykorzystane do wykrywania specyficznych antygenów. Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) lub kwas rybonukleinowy informacyjny (mRNA) zostanie wykorzystany do superczułego diagnozowania korzystającego z markerów choroby. Badanie nanostruktur z wykorzystaniem wbudowanych motorów molekularnych ułatwiło optymalizację kontroli zdolności poruszania się po aktywnych powierzchniach. Skupiając się na zastosowaniach dotyczących wysokoprzepustowego badania przesiewowego leku o aktywności molekularnej, zespół kontynuował prace nad identyfikacją miejsc wiązania motoru, które mogłyby być potężnymi aktywatorami białek motoru i dostarczyć kilka wersji zdolności poruszania się opartego na teście urządzenia do odkrywania leków (w oparciu o aktywację prowadzącą do ruchu). Naukowcy badają sieci matematyczne w celu zastosowania ich w projektowaniu urządzeń do bioobliczeń i biosymulacji. Oba modele sieci zostały przetestowane z wykorzystaniem mikrotubul, włókien aktyny i bakterii. Ponadto, zespół utworzył eksperymentalną strukturę do badania testów zdolności poruszania się oraz wiązania docelowego DNA lub mRNA w celu opracowania superczułych narzędzi diagnostycznych. Diagnostyczne możliwości technologii MONAD na początku bez wątpienia wywrą największy wpływ na rynek, chociaż odkrycie leku na chorobę nerwowo-mięśniową oraz biosymulacja przyniecie również znaczącą korzyść. Ponadto uzyskana wiedza pomoże utrzymać konkurencyjną pozycję europejskich badań w ekscytującej dziedzinie motorów molekularnych.
