رونده‌ای مبتنی بر دی‌ان‌ای با قابلیت حرکت با نور

اخیرا رونده‌ای توسط دانشمندان ساخته شده که قادر است در حضور نور خورشید حرکت کرده و با قطع تابش ایست کند. این رونده روی رشته‌های دی‌ان‌ای حرکت می‌کند. مزیت این رونده آن است که امکان کنترل حرکت و ایست در آن بسیار ساده بوده و با دقت بالا قابل انجام است.

پژوهشگران آمریکایی موفق به تولید دی‌ان‌ای‌های رونده‌ای شدند که با نور
کار می‌کند. تا پیش از این ماشین‌های ساخته شده با دی‌ان‌ای نیروی خود را
از طریق واکنش شیمیایی تامین می‌کردند. اما اگر بتوان از نور برای این کار
استفاده کرد آنگاه مقدار کنترل روی آنها به شدت افزایش یافته و به‌راحتی می‌توان
با دستور دادن آن را به حرکت یا ایستادن واداشت.

ویهونگ تان از دانشگاه فلوریدا می‌گوید برای شیمی‌دان‌ها کنترل دقیق حرکت
ماشین‌های نانومقیاس بسیار دشوار است و ما معتقدیم که می‌توان با قدرت
تفکیک بسیار بالا این ماشین‌ها را کنترل کرد. مانع اصلی در این مسیر یافتن
مکانیسمی برای تبدیل نور به حرکت است. این چیزی است که تان و همکارانش روی
آن کار کرده و برای آن راه حلی یافته اند. ایده آنها استفاده از فتولیز
پیوندهای دی‌سولفید است.

 
رونده مبتنی بر دی‌ان‌ای که گروه تحقیقاتی ویهونگ تان تولید کرده است دارای دو پا
بوده که یکی از آنها کوتاه و دیگری بلند است. این دو پا با استفاده از گروه‌های
پیرن به‌هم متصل شده است. این رونده روی دی‌ان‌ای حرکت می‌کند، بر روی دی‌ان‌ای نیز
چهار تیرک وجود دارد که در فواصل ۷ نانومتری از هم قرار گرفته‌اند. این تیرک‌ها از
دو بخش تشکیل شده که یکی بلند و دیگر کوتاه است. برای حرکت روی این تیرک‌ها از
پیوندهای ضعیف دی سولفید استفاده می‌شود.

برای حرکت رونده، ابتدا اتصال به اولین تیرک انجام می‌شود، پای بلند به تیرک بلند و
پای کوتاه به تیرک کوتاه متصل می‌شود. با تابش نور به این رونده، مولکول پیرن از
پیوند دی سولفید جدا شده که این موجب جدا شدن پای کوتاه و حرکت می‌شود. پای کوتاه
که آزاد است به‌دنبال سایتی برای اتصال می‌گردد تا به آن متصل شود. با اتصال پای
کوتاه به سایت جدید، پای بلند نیز مجبور به حرکت در همان جهت می‌شود.

این فرآیند مکررا تکرار می‌شود و رونده از یک تیرک به تیرک بعدی حرکت می‌کند. رونده
تنها قادر است در یک مسیر رو به جلو حرکت کند زیرا تنها امکان اتصال به تیرک دست
نخورده وجود دارد. با قطع تابش نور، رونده خواهد ایستاد این درحالی است که افزایش
شدت تابش موجب افزایش سرعت حرکت رونده می‌شود.