Методы синтеза и модификации бионаномашин Современные биотехнологические методы постоянно усовершенствуются. Это существенно расширяет ассортимент природных бионаномашин, получаемых из природных объектов. Мы можем, модифицируя структуру гена, внести специфические изменения в структуру белковой цепи данного белка, или мы можем объединит несколько генов, кодирующих разные белки, образуя в результате синтеза гибридную, химерную, молекулу с комбинированными функциями.
Используя такую модификацию генов, мы можем создавать бактерии, которые будут продуцировать большое количество мутантных или химерных белков. Тысячи академических и заводских лабораторий используют эти методы для медицинских, биовосстановительных, экологических и множества других применений. Новые технологии управляемой эволюции, которые используют принципы биологической эволюции, позволяют одновременно тестировать тысячи модификаций, значительно ускоряя открытие биомолекул с новыми функциями.
Разработка совершенно новых искусственных бионаномашин, в настоящее время, сложнее, чем модификация природных бионаномашин. Эволюция создала сложные машины с изысканными механизмами, включающими гибкость и самоассемблирование в такие ассоциаты, которые чрезвычайно сложно предсказать и рассчитать. В настоящее время во многих лабораториях только начинают исследовать проблему создания бионаномашин "с нуля". В идеале мы хотим достичь полного контроля над работой бионаномашины. Например, если бы мы захотели создать "синтазу нанотрубок", фермент, который бы синтезировал углеродные нанотрубки определенного размера и геометрии, то "идеальный" вариант выглядел бы так. Мы садимся за компьютер и проектируем белковую цепь, которая бы после фолдинга сформировала активный центр фермента таким образом, чтобы он катализировал эту химическую реакцию.
К сожалению, в наших знаниях много белых пятен, которые должны быть аполнены, прежде чем дойде тдело до такого идеального сценария. Сегодня мы не можем гарантировано предсказывать фолдинг белка на основе знания его аминокислотной структуры. Более того, имея результат фолдинга, мы не можем однозначно предсказать химическую активность фермента.
Но эти две проблемы в настоящее время активно исследуются, и их решение ожидается уже в ближайшем будущем. После этого биомолекулярное конструирование действительно станет реальностью.