Международная команда ученых совершила важное открытие в области наномеханизмов внутри живых организмов. Молекулярно-динамическое моделирование ферментов семейства Р450 показало, что они проявляют уникальные свойства, присущие мягкой робототехнике.

Цитохром Р450 — семейство ферментов в живых организмах, которые играют важную роль в различных биологических процессах, в особенности в метаболизме лекарственных препаратов и ксенобиотиков. Моделирование, которое провели ученые из Еврейского университета (Израиль) и Университета Шив Надар (Индия), показало, что у них есть четвертое измерение — способность чувствовать и реагировать на стимулы. Это значит, они могут выполнять роль нанороботов в живой материи, пишет Science Daily.

В каталитическом цикле этих ферментов с ними соединяется молекула-субстрат. Это приводит к процессу оксидации. Структура фермента имеет замкнутое пространство, позволяющее ему действовать как датчик и мягкий робот. Оно взаимодействует с субстратом при помощи слабых взаимодействий, похожих на мягкие удары. Эти взаимодействия переносят энергию, заставляя двигаться части фермента и молекулы внутри них. Движение вырабатывает особое вещество — оксокомплексы железа, которые служат для оксидации разных субстанций.

Главный вывод из проведенного моделирования — каталитический цикл цитохромов Р450, хоть и сложный, но подчиняется логической последовательности. Особенности фермента позволяют ему стать чувствительным датчиком субстрата, собственных изменений и сдвигов в активном центре. Эти способности составляют робота с датчиком в четвертом измерении, чего ранее не наблюдалось в обычной трехмерной материи.

Это открытие указывает на возможность новых путей исследования мягкой робототехники, в частности, подчеркивает важность 4D-материалов, например, гидрогелей. Возможности применения этого открытия выходят далеко за рамки биологии и химии, считают авторы статьи, опубликованной в журнале Trends in Chemistry.