Ученые из Университета Майнца, Института полимерных исследований Макса Планка и Техасского университета в Остине обнаружили необычное движение молекул, которое раньше никто не замечал.

Оказалось, что когда молекулы-»гости» проникают в капли из ДНК-полимеров, они ведут себя не как обычно — не просто хаотично диффундируют, а движутся четким фронтом, почти как волна.

Мы такого совсем не ожидали, — признается Вэйсян Чэнь, один из авторов исследования.

Открытие опубликовано в издании Nature Nanotechnology, и оно может изменить представление о том, как клетки управляют биохимическими процессами.

Обычно молекулы в жидкости распространяются плавно — например, если капнуть краситель в воду, он постепенно растечется, создавая размытые границы. Но в каплях ДНК все иначе: «гостевые» молекулы движутся упорядоченно, формируя подвижную границу, которая напоминает волну.

Исследователи использовали капли, собранные из тысяч нитей ДНК — такие структуры называют биомолекулярными конденсатами. Их свойства можно точно настраивать, меняя состав или концентрацию солей. Интересно, что подобные конденсаты есть и в живых клетках — они помогают организовывать сложные реакции без мембран.

Биомолекулярные конденсаты — это каплевидные скопления молекул (часто белков или ДНК) внутри клеток, которые работают как «реакционные центры» без мембран. Представьте, что это временные комнаты, где нужные вещества встречаются и взаимодействуют, а потом исчезают.

Когда в капли добавили специальные нити ДНК, которые связываются с их внутренней структурой, началось нечто неожиданное. Молекулы не просто смешивались, а создавали четкий фронт, который двигался линейно, изменяя плотность материала.

Это совершенно новое явление для мягкой материи, — поясняет Чэнь.

Открытие важно не только для физики, но и для понимания клеточных процессов. Возможно, это ключ к разгадке того, как клетки регулируют сигналы. А еще — шаг к созданию умных биоматериалов или даже лечению нейродегенеративных болезней, где похожие процессы играют роковую роль.

Это открытие может перевернуть несколько областей:

• Медицина: если научиться управлять движением молекул в клеточных конденсатах, можно замедлять образование вредных белковых скоплений при болезнях вроде Альцгеймера.
• Биотехнологии: на основе таких волн получится создавать «программируемые» системы доставки лекарств, где молекулы будут высвобождаться не хаотично, а по заданной траектории.
• Синтетическая биология: понимание механизмов поможет конструировать искусственные клетки с точным контролем внутренних процессов.

Отметим, что исследование проводилось на синтетических ДНК-каплях, а не на реальных клеточных конденсатах. Не факт, что в живой клетке, где тысячи других факторов, волновое движение будет таким же четким. Нужны эксперименты в более сложных системах.

Ранее ученые открыли секрет молодости мышечной ткани.