Попытка предсказать как цеп
ь будет сворачиваться подобна попытке разгадать кроссворд, но кроссвор
д без пропечатанной формы, которая бы позволяла определить, правилен ли
ответ, и с частями, которые могут соответствовать друг другу почти также
хорошо (или плохо) многими различными способами, но все кроме одного из ни
х Ц неправильные. Неправильное начало может занять большую часть време
ни жизни, а правильный ответ так и не будет распознан. Биохимики, использу
я лучшие компьютерные программы, имеющиеся на сегодняшний день, всё же н
е могут предсказывать, как длинный естественный белок будет на самом дел
е сворачиваться, и некоторые из них уже отчаялись научиться разрабатыва
ть молекулы белка в ближайшем будущем.
Однако большинство биохимиков работает как ученые, а не как инженеры. Он
и работают возможностью предсказывать, как будут сворачиваться естест
венные белки, а не над проектированием белков, которые будут предсказуем
о сворачиваться. Эти задачи могут выглядеть подобными, но они очень отли
чаются: первое Ц научная задача, вторая Ц конструкторская. Почему есте
ственные белки сворачиваются таким образом, который учёные находят лёг
ким для предсказания? Всё что природа требует Ц это чтобы они на самом де
ле сворачивались правильно, а не чтобы они сворачивалсь способом, очевид
ным для людей.
Можно было бы разрабатывать белки с нуля с тем, чтобы сделать их сворачив
ание более предсказуемым. Карл Пабо, пишущий в журнале Природа, предложи
л стратегию разработки, основанную на понимании этого, и некоторые биохи
мические инженеры разработали и построили короткие цепи из нескольких
десятков кусочков, которые сворачивались и прилипали к поверхности дру
гих молекул так, как планировалось. Они разработали с нуля белок со свойс
твами мелиттина, токсина пчелиного яда. Они модифицировали существующи
е ферменты, изменяя их поведение предсказуемым образом. Наше понимание б
елков растёт с каждым днём.
В 1959, согласно биологу Гарретту Хардину, некоторые генетики назвали генну
ю инженерию невозможной; сегодня, это Ц индустрия. Биохимия и автоматиз
ированное проектирование сейчас бурно развивающиеся области, и как пис
ал Фредерик Блаттнер в журнале Science, "программы по игре в шахматы уже достиг
ли уровня около мастера международного класса. Возможно, решение пробле
мы свёртывания белков ближе, чем мы думаем". Вильям Растеттер из Genentech, пишет
в "Прикладную биохимию и биотехнологию" и спрашивает: "Как далеко от нас от
стоит разработка и синтез ферментов с нуля? Десять, пятнадцать лет?" Он отв
ечает: "Может быть даже быстрее."
Форрест Картер из Военно-морской научно-исследовательской лаборатори
и США, Ари Авирам и Филипп Сеиден из IBM, Кевин Улмер из корпорации Genex, а также д
ругие исследователи университетских и промышленных лабораторий по все
му земному шару уже начали теоретическую работу и эксперименты, ставящи
е целью разработку молекулярных переключателей, устройств памяти, и дру
гих структур, которые могли бы бы встроены в компьютер, основанный на бел
ках. Американская Военно-морская научно-исследовательская лаборатори
я США провела два международных семинара по молекулярным электронным у
стройствам, а заседание, спонсируемое Национальным обществом науки США
рекоммендовал поддержку для фундаментальных исследований, нацеленных
на разработку молекулярных компьютеров. Япония по сообщениям начала пр
ограмму на много миллионов долларов, имеющую цель разработку самособир
ающихся молекулярных двигателей и компьютеров, а корпорация VLSI Research Inc. Сана
Джоуза, сообщила, что "Похоже, что погоня за биочипами уже началась
. NEC, Hitachi, Toshiba, Matsushita, Fujitsu, Sanyo-Denki и Sharp уже предприняли полномасштабные исследовательски
е усилия по биочипам для биокомпьютеров."
Биохимики имеют другие причины хотеть освоить искусство проектировани
я белка. Новые ферменты обещают выполнять грязные и дорогие химические п
роцессы более дешево и чисто, а новые белки предложат целый спектр новых
инструментов для биотехнологов. Мы уже на пути к разработке белков, а Кев
ин Алмер замечает в цитате из Science, с которой начинается эта глава, эта дорог
а ведёт "к более общей возможности для молекулярного инжиниринга, которы
й бы позволил нам структурировать материю атом за атомом."

Второе поколение Нанотехнол
огии

Несмотря на универсальность, белок имеет недостатки как технический ма
териал. Белковые машины перестают функционировать при высушивании, зам
ерзают при охлаждении, и свариваются при нагревании. Мы не строим машины
из плоти, волос и желатина; за более чем столетия, мы научились использова
ть свои руки из плоти и костей, чтобы строить машины из дерева, керамики, с
тали и пластмассы. Аналогично мы будем поступать в будущем. Мы будем испо
льзовать протеиновые машины, чтобы строить наномашины из более прочног
о вещества, чем белки.
Как только нанотехнология двинется дальше использования белков, она бу
дет становиться более обычной с точки зрения инженера. Молекулы будут со
бираться подобно компонентам набора монтажника, а хорошо связанные час
ти будут оставаться на своих местах. Также как обычные инструменты строя
т обычные машины из частей, также молекулярные инструменты будут связыв
ать молекулы так, чтобы образовывать крошечные двигатели, моторы, рычаги
, обшивки, и собирать их в сложные машины.
Части, содержащие только несколько атомов будут бугристыми, но инженеры
могут работать с бугристыми частями, если они имеют гладкие подпорки, их
поддерживающие.
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