复杂蛋白质机器的简单物理模型的力量

它们的操作通常由ATP分子(生物细胞中的主要能量载体)提供燃料。通过ATP水解获得的化学能被蛋白质机器用于周期性地改变其形状并因此执行特定功能。因此，解决蛋白质中的功能性构象变化是一项重大挑战，对于理解和控制生物单分子马达和机器具有根本重要性。

蛋白质机器中原子之间相互作用的复杂性非常高，即使是世界上最好的超级计算机也无法仅仅重现其中一个操作周期。然而，在这篇综述文章中，通过探索非常简单的蛋白质机械模型，即通过将这样的大分子处理为通过一组连接颗粒而获得的弹性网络，已经证明了这种天然纳米器件的操作的基本方面。弹性弹簧。

作者，日本金泽大学纳米生命科学研究所的Alexander Mikhailov教授和助理教授Holger Flechsig认为，对应于具有功能动力学的蛋白质机器的弹性网络具有特殊的性质，在生物进化过程中出现。尽管存在明显的复杂性，但是这种系统中的内部运动以有序的方式进行，就好像沿着隐藏的轨道引导一样。因此，分子机器的行为类似于宏观机械装置，其部件的运动高度协调。这确保了细胞工厂可以稳健地运行，尽管纳米尺度存在强烈波动。

使用这种方法，可以进行覆盖整个操作循环的模拟，从而获得蛋白质机器的第一分子电影。在最初的2010年出版物中，作者已经展示了丙型肝炎病毒的解旋酶运动蛋白 - 其复制机制的主要部分和抗病毒药物的重要药理学靶标 - 如何沿着DNA积极移动并机械地解压缩它。

通过运行弹性网络的计算机演化，可以设计具有机器特性的人造蛋白质样结构。

本综述文章介绍了理解生物细胞复杂机制的新视角。它还为人工纳米机器设计的新方法铺平了道路 - 这是未来生物技术应用的巨大潜力。

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