華盛頓大學(xué)的一個(gè)大型研究小組與蒙彼利埃大學(xué)和弗雷德哈欽森癌癥研究中心的同事合作，朝著制造軸轉(zhuǎn)子納米機(jī)器邁出了重要一步。在他們發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文中，該小組描述了他們?nèi)绾问褂?DNA 編碼來定制大腸桿菌，以推動(dòng)它們制造組裝成轉(zhuǎn)子和軸的蛋白質(zhì)。

正如研究人員所指出的，分子引擎在自然界中非常豐富，從一些細(xì)菌的鞭毛尾部到 ATP 酶的 F1 馬達(dá)。雖然這些例子已經(jīng)成為很好的模型，但在自然界中利用它們或在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造新模型的嘗試大多不成功。這是由于天然引擎的單一目的特征和合成嘗試中蛋白質(zhì)折疊的不可預(yù)測性。在這項(xiàng)新的努力中，研究人員克服了其他人面臨的一些障礙，并通過制造這種裝置所需的兩個(gè)主要部件——車軸和轉(zhuǎn)子——朝著創(chuàng)造分子發(fā)動(dòng)機(jī)邁出了重要一步。甚至設(shè)法將它們相互連接起來。

為了制造他們的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，研究人員首先使用了一個(gè)名為 Rosetta 的軟件程序，該程序允許他們設(shè)計(jì)具有特定直徑的環(huán)狀蛋白質(zhì)。然后，他們使用該程序的數(shù)據(jù)將 DNA 編碼添加到構(gòu)成蛋白質(zhì)的大腸桿菌中的氨基酸中。這些蛋白質(zhì)由氨基酸鏈組成——它們的序列決定了它們自發(fā)折疊時(shí)的形狀。該團(tuán)隊(duì)能夠誘使一些蛋白質(zhì)折疊成轉(zhuǎn)子形狀，而另一些蛋白質(zhì)則折疊成軸形狀。然后，他們進(jìn)一步通過誘導(dǎo)多種蛋白質(zhì)折疊在一起形成轉(zhuǎn)子-軸組合——分子發(fā)動(dòng)機(jī)所必需的基本部件。

研究人員使用低溫電子顯微鏡觀察了他們創(chuàng)建的發(fā)動(dòng)機(jī)原型，發(fā)現(xiàn)零件已按要求折疊，但由于這種顯微鏡一次只能拍攝一張照片，因此無法判斷轉(zhuǎn)子是否在轉(zhuǎn)動(dòng)。

研究人員的下一個(gè)目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種分子發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有推動(dòng)轉(zhuǎn)子向所需方向旋轉(zhuǎn)的組件。