(Phys.org) —I varje cell i din kropp, små proteinmotorer sliter för att hålla dig igång. Rörliga muskler, delande celler, vridande DNA – de är biologins arbetshästar. Men det råder fortfarande osäkerhet om hur de fungerar. För att hjälpa biologer i strävan att veta mer, ett team av Stanford bioingenjörer har designat en serie proteinmotorer som kan fjärrstyras av ljus.

"Biologi är full av dessa maskiner i nanoskala som kan utföra komplexa uppgifter, " sa Zev Bryant, en biträdande professor i bioingenjör och ledare för teamet. "Vi vill förstå hur de kan omvandla kemisk energi till mekaniskt arbete och utföra sina specifika uppgifter i celler."

Bryants team, inklusive doktoranden Muneaki Nakamura, designade ritningar för proteinmotorer som skulle svara på ljus. Splitsa ihop DNA från olika organismer som gris, slemmögel och havre – havren hade ljusdetekteringsmodulen – bioingenjörerna skapade DNA-koder för var och en av sina proteinmotorer.

De fjärrstyrda nanomotorerna beskrivs av Nakamura, Bryant och deras kollegor i en tidning som publicerades online den 3 augusti in Naturens nanoteknik .När den utsätts för ljus, de nya proteinmotorerna ändrar riktning eller hastighet. "Det är ganska bra rumsstyrning; du kan bestämma var ljuset är och var det inte är och styra motorer på detta mycket utsökta sätt, " sa Bryant. Att kunna styra motorerna i realtid borde vara en välsignelse för cell- och utvecklingsbiologer som försöker studera krafter och rörelser i levande varelser.

"Det är ett helt nytt projekt för oss att röra oss inuti celler och organismer och att arbeta närmare med biologer, "Sa Bryant. Nu när han och hans team har en grundläggande plan, de kommer att kunna anpassa dessa motorer för biologer som undersöker specifika uppgifter.

"I en framtida fas av vår forskning, Jag hoppas att vi kan förse cellbiologer med verktyg som låter dem förändra mycket specifikt egenskaperna hos molekylära motorer i deras cellulära sammanhang, " sa Bryant.

Det finns också möjlighet att använda de styrbara motorerna utanför biologin, i diagnostiska enheter, till exempel. Bryant noterade att forskare har arbetat med att utnyttja molekylära motorer för att utföra funktioner som liknar deras biologiska roller, "transportera molekyler, sorteringsmolekyler, och koncentrera molekyler."

Men först och främst, Bryant bygger om dessa motorer - med funktioner som aldrig tidigare setts i biologin - i ett försök att belysa deras sanna natur.

"Evolution tar en grundläggande design och gör motorer som är snabba och motorer som är långsamma och motorer som rör sig långa sträckor, ", sa Bryant. "Vi har försökt bygga olika motorer och verkligen utmana vår förståelse genom att pressa oss själva utanför det som redan har gjorts av evolutionen."