موتورهای پروتئینی، با کیفیت‌تر از موتورهای دست‌ساز

محققان دریافتند که درون سلول‌های ما نیز همچون دنیای اطراف ما موتورهای پروتئینی در حال کار کردن با نیروی اصطکاک مواجهند که مانع از انجام کار با کیفیت بالاست. البته این نیرو به مراتب کمتر از چیزی است که همتایان ماکروسکوپیک آنها با آن روبه‌رو هستند.

اندازه‌گیری میزان اصطکاک پروتئینی می‌تواند محققان را در درک بهتر فرآیندهای مهم سلولی همچون تقسیم سلولی که توسط ماشین‌های مولکولی پروتئینی انجام می‌شود، کمک کند.

اصطکاک نیرویی است که در مقابل حرکت نسبی دو جسم در تماس با هم مقاومت می‌کند. این تعریف در مقیاس نانو نیز صادق است. موتورهای مولکولی باید با اصطکاک به وجود آمده میان خود و مسیر حرکتشان مقابله کنند.

از آنجایی که تاثیر نیروی اصطکاک بر چنین موتورهایی قبل از این ارزیابی مشخص نشده بود، محققان نمی‌دانستند چگونه این اثر به سرعت و جهت حرکت وابسته است.

محققان با قرار دادن موتور پروتئین Kinesin (که باعث نقل و انتقالات اکسونی در سلول‌های عصبی میشود) در یک کره بسیار کوچک‌ توسط انبرک‌های لیزری و کشیدن آن در یک مسیر خاص دریافتند که همچون موتورهای ماکروسکوپیک، اصطکاک باعث محدود شدن سرعت و کارایی این زیست‌موتورهای کوچک می‌شود. پروتئین در غیاب یک منبع انرژی به اندازه 8 نانو متر حرکت می‌کند که این مقدار متناسب با طول زیرساخت تیوبی‌شکلی است که میکروتیوبیول را می‌سازد.

میکروتیوبیول ارگان لوله‌ای شکل و بسیار نازک در داخل سلول برای انتقال مواد داخل سلول است.

اصطکاک پروتئینی نگرشی تازه در مورد کارایی Kinesin ارائه میکند که بیش از نیمی از انرژی حاصل از سوخت موتورها به شکل اصطکاک بین موتور و زیر لایه‌هایشان از بین می‌رود.

پس از این هدر رفتن انرژی در داخل موتور چه چیزی برای کار مکانیکی باقی می‌ماند؟

کارایی موتورهای پروتئینی معمولا بیشتر از موتورهای ساخت دست بشر است؛ چراکه انرژی هدررفته سرانجام به گرما تبدیل می‌شود که این قضیه در گرم شدن بدن ما نقش مهمی دارد. به عنوان مثال عضلات ما به صورت نسبی براساس اصطکاک پروتئینی ایجاد شده حین کار موتورهای پروتئینی گرم می‌شود.

مترجم: آتنا حسن‌آبادی
منبع :physorg