Denník N

Slovák publikoval v Science, s držiteľom Nobelovej ceny za chémiu vyvinul molekulový motor

Peter Štacko počas práce v laboratóriu. Foto – archív P. Š.
Peter Štacko počas práce v laboratóriu. Foto – archív P. Š.

Peter Štacko pôsobí v tíme Bena Feringu, minuloročného laureáta Nobelovej ceny za chémiu. Vedci vyvinuli molekulový stroj, ktorého pohyb pripomína obeh Mesiaca okolo Zeme.

Molekulové motory sa nachádzajú všade okolo nás. Príroda ich využíva vo forme bielkovinových komplexov, ktoré v našich bunkách slúžia na transport látok či premenu energie a v tkanivách spôsobujú napríklad sťahy svalových buniek. Na bunkovej úrovni teda molekulové stroje rozhodujú o osude bunky.

Využívajú ich aj baktérie, ktoré sa dokážu pohybovať pomocou bičíkov, ktoré sú poháňané bielkovinovým strojom.

Fungovanie takýchto prírodných molekulových strojov je pomerne komplexná záležitosť. Pohyb a energia sa v týchto systémoch prenášajú medzi jednotlivými súčiastkami, no pokojne aj medzi rôznymi systémami.

Pripraviť napodobeniny takýchto zložitých systémov je preto veľmi zložité. Vývoj molekulových strojov ocenili minulý rok Nobelovou cenou za chémiu. Odniesla si ju trojica vedcov Ben Feringa, Fraser Stoddart a Jean-Pierre Sauvage.

Práve skupina Bena Feringu sa nedávno priblížila o čosi bližšie k príprave analógov prírodných molekulových strojov. V tíme vedcov bol aj Slovák Peter Štacko z univerzity v Groningene. Článok vyšiel nedávno v jednom z najprestížnejších vedeckých časopisov – Science.

Ako Mesiac okolo Zeme

Dizajn Štackovho molekulového motora bol podľa jeho slov „založený na druhej generácii klasického molekulového motora vyvinutého v skupine Bena Feringu. Tak ako všetky Feringove molekulové motory, aj tento je poháňaný svetlom“.

Ide vlastne o organickú molekulu zloženú z dvoch aromatických častí, ktoré sú prepojené dvojitou väzbou. Tá predstavuje os rotácie, zatiaľ čo aromatické časti tvoria základ motora a rotor (pohybujúca sa časť).

Princíp pohybu Štackovho molekulového motora. Foto – Martina Ribar Hestericová

Samotný pohyb je zložený zo štyroch striedajúcich sa fáz, ktoré sú kontrolované svetlom alebo teplotou. Rotor sa počas nich postupne otáča okolo základu, no ostáva k nemu otočený stále tou istou stranou.

Ide o takzvanú viazanú rotáciu, ktorú poznáme aj z obehu Mesiaca okolo Zeme – Mesiac je počas obehu otočený k Zemi stále tou istou stranou.

Štyri kroky rotácie molekulového motora. Prvý a tretí krok si vyžadujú svetelné žiarenie, druhý a štvrtý krok zase dodanie tepla. Foto – Science
Rotácia molekulového motora. Zdroj – archív P. Š.

Šikovný dizajn

Lopatka motora je tvorená veľkým naftalénom. Ide o časť molekuly v tvare dvoch vzájomne spojených šesťuholníkov, ktorá je v spodnej časti motora pripevnená otočným ramenom.

Celá molekula je šikovne nadizajnovaná tak, aby sa lopatka mohla otáčať okolo osi rotácie, no aby tento pohyb nebol voľný a vyžadoval zdroj energie.

Rotácia molekulového motora

Výskum Štacka a jeho kolegov predstavuje prvý umelý molekulový motor, ktorý je schopný takéhoto pohybu. Ide o prvý krok k príprave komplexných molekulových motorov, ktoré by mohli nájsť využitie v biochémii, ale aj elektronike.

Dostupné z doi: 10.1126/science.aam8808.

Nobelove ceny

Teraz najčítanejšie