(Phys.org)—Ett team från Cardiff Universitys Schools of Biosciences and Physics and Astronomy har gjort ett genombrott i vår förståelse av proteiner - cellens arbetshästmolekyler och naturens alldeles egna nanomaskiner.

Gruppen har framgångsrikt upptäckt elektrisk ström genom en enda molekyl av ett protein, mäter bara 5 nanometer lång.

Elektrisk ström är nyckeln i många naturliga processer inklusive detektering av ljus i ögat, fotosyntes och andning.

Teamet visade att proteinet kunde bära stora strömmar, motsvarande ett människohår som bär en ampere. Teamet upptäckte också att strömflödet kunde regleras på ungefär samma sätt som transistorer, de små enheterna som driver datorer och smartphones, fungerar men i mindre skala:proteinerna är bara en fjärdedel av storleken på nuvarande kiselbaserade transistorer.

För att komma åt denna molekylära information, teamet har banat väg för användningen av syntetisk biologi med en teknik som kallas STM (Scanning Tunneling Microscopy) så att elektrisk ström som flyter genom ett protein kan mätas ända ner till den enskilda enskilda molekylen.

Före detta arbete, mätning av miljoner, om inte miljarder proteiner bara var möjligt, så att man förlorar avgörande detaljer om hur en enskild molekyl fungerar.

Dr Jones, Skolan för biovetenskap, sa:"Om du går tillbaka och lyssnar på ljudet av en stor folkmassa, detta ljud är en ansamling av många individuella röster och konversationer. Det vi har gjort är den molekylära motsvarigheten till att lyssna på enskilda röster i mängden.

"Genom att förena vår kunskap och förmåga att manipulera proteiner på molekylär nivå med avancerade tillvägagångssätt som utvecklats vid Institutionen för fysik och astronomi och DTU Danmark kan vi undersöka de individuella komplexa molekylerna som är grundläggande för allt liv. Transistorbeteendet är särskilt intressant men i tid, det kan vara möjligt att integrera proteiner med elektroniska komponenter."

Medarbetarna Dr Martin Elliott och Dr Emyr Macdonald, School of Physics and Astronomy tillade:"Den starkt ledande naturen hos detta protein var en överraskning och resultatet väcker frågor om den grundläggande naturen hos elektronöverföring i proteiner.

"Detta ger ett nytt kraftfullt verktyg för att studera enzymer och andra viktiga biologiska molekyler."

Teamets resultat har publicerats som en serie artiklar i tidskrifterna Nano Letters, ACS Nano, Liten och nanoskala.

Mycket av forskningen utfördes av Eduardo Della Pia under universitetets Richard Whipp Studentship-program, utformad för att främja tvärvetenskaplig forskning.