Фер
мент изменяет структуру цели, затем идёт дальше; гормон воздействует на
поведение цели только пока оба остаются связанными вместе. Ферменты и го
рмоны могут быть описаны в терминах механики, но их поведение лучше опис
ывается в химических терминах.
Но другие белки выполняют простые механические функции. Некоторые тяну
т и толкают, некоторые действуют как шнуры или распорки, и части некоторы
х молекул являются превосходными подпорками. Механизм мускула, наприме
р, имеют наборы белков, которые достигают, захватывают «веревку» (также с
деланную из белка), тащат её, потом отходят, чтобы захватить новую; во всех
случаях, когда вы двигаетесь, вы используете эти машины. Амёбы и человече
ские клетки двигаются и изменяют форму, используя волокна и палочки, кот
орые действуют как мускулы и кости молекул. Реверсивный, с изменяемой ск
оростью двигатель толкает бактерию в воде поворачивая пропеллеры форм
ы спирали. Если любитель бы мог построить миниатюрные автомобильчики во
круг такого двигателя, несколько миллиардов миллиардов помещались бы в
карман, а через ваш самый тонкий капилляр могла бы быть построена 150-полос
ная магистраль.
Простые молекулярные устройства комбинируются для формирования систе
мы, походящей на промышленные машины. В 1950-ых инженеры разрабатывали стан
ки, которые режут металл под контролем перфорированной бумажной ленты. П
олтора столетия ранее, Джозеф-Мэри Джакквард построил ткацкий станок, к
оторый ткал сложные рисунки под контролем последовательности перфорир
ованных карт. Однако более трёх миллиардов до Джаккварда, клетки разрабо
тали механизм рибосомы. Рибосомы доказали, что наномашины, построенные и
з белка и РНК, могут запрограммироваться на построение сложных молекул.

Теперь рассмотрим вирусы. Один вид, T4 phage, действует подобно шприцу с пружин
ой и напоминает что-то из промышленного каталога запчастей. Он может при
лепляться к бактерии, пробивать отверстие, и вводить вирусный ДНК (да, даж
е бактерии страдают заразными болезнями). Подобно всем организмам, эти в
ирусы существуют потому что они довольно стабильны и хорошо умеют делат
ь копии себя.
В клетках или нет, наномашины подчиняются универсальным законам природ
ы. Обычные химические связи держат их атомы вместе, и обычные химические
реакции (управляемые другими наномашинами) их собирают. Молекулы белка м
огут даже соединяться для образования машин без специальной помощи, дви
жимые только тепловым возбуждением и химическими силами. Перемешивая в
ирусные белки (и ДНК, которые они обслуживают) в испытательной пробирке, м
олекулярные биологи собирали работающие вирусу T4. Это умение удивительн
о: представьте себе, что вы складываете части автомобиля в большую короб
ку, встряхиваете её и, когда заглядываете внутрь, обнаруживаете там собр
анный автомобиль! Однако этот вирус Т4 Ц только один из многих самособир
ающихся структур. Молекулярные биологи разобрали механизм рибосомы на
пятьдесят отдельных белков и молекул РНК, и потом поместили их в испытат
ельную пробирку и они образоавли работающую рибосому снова.
Чтобы видеть, как это случается, вообразите различные цепи белков T4, плава
ющие в воде. Каждый вид белка сворачивается и образует кусок со специфич
ескими для него выпуклостями и впадинами, покрытый характерными набора
ми из молекул жира, воды и электрическим зарядом. Представьте их себе гул
яющими свободно и поворачивающими, толкаясь от температурных вибраций
окружающих молекул воды. Время от времени их пары ударяются, потом расхо
дятся. Иногда, хотя пара соударяется так, что выпуклости одного подходят
под впадины другого и клейкие участки соответствуют друг другу; тогда он
и притягиваются друг к другу и прилипают. Таким образом белок добавляетс
я к другому белку и образует части вируса, а части собираются и образуют ц
елое.
Инженеры по белкам не будут нуждаться в наноманипуляторах и нанорычага
х, чтобы собирать сложные наномашины. Однако, крошечные манипуляторы буд
ут полезны, и они будут построены. Точно также, как сегодняшние инженеры с
троят такие сложные машины как рояли и манипуляторы робота из обычных мо
торов, подшипников и движущихся частей, завтрашние биохимики будут спос
обны использовать молекулы белка как двигатели, подшипники и движущиес
я части, чтобы строить манипуляторы роботов, которые сами будут способны
манипулировать отдельными молекулами.

Конструирование с помощью б
елка

Насколько далека от нас такая способность? Некоторые шаги уже сделаны, н
о остаётся ещё много работы. Биохимики уже нанесли на карту структуры мн
огих белков. С помощью механизмов гена, дающими возможность записывать л
енты ДНК, они могут направить клетки на строительство любого белка, они м
огут разработоать цепи, которые сворачиваться в белки нужной формы и с т
ребуемыми функциями. Силы, которые сворачивают белки слабы, а число возм
ожных способов, которыми белок может свернуться Ц астрономическое, поэ
тому разработка больших белков с самого начала непросто.
Силы, которые удерживают белки вместе, чтобы образовать сложные машины
Ц те же самые, которые вначале сворачивают цепи белков. Отличающиеся фо
рмы и виды прилипания аминокислот Ц бугорчатые молекулярные «бусинки
», формирующие цепи белков, заставляют каждую цепь белка сворачиваться о
собым образом и образовывать объект определённой формы. Биохимики изуч
или правила, которые дают поняти о том, как цепочка аминокислот может сво
рачиваться, но эти правила не очень твёрдые.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117