Химики МГУ имени М. В. Ломоносова совместно с датскими коллегами создали молекулярный вращающийся двигатель на основе модифицированного хромофора фоточувствительного родопсина. Идея основана на том, что при облучении светом он меняет свою конформацию: это происходит за счет оборота фрагмента молекулы вокруг двойной межуглеродной связи. Получившаяся наномашина обеспечивает сверхбыстрое однонаправленное вращение на 360° всего в два этапа, запускаемых двумя фотонами красного света. С результатами работы, выполненной при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), можно ознакомиться на страницах престижного журнала Journal of the American Chemical Society.
Родопсинами называют большое семейство фоточувствительных мембранных молекул. Родопсины I типа служат бактериям как световые сенсоры и участвуют в транспорте ионов, а родопсины II типа являются рецепторами, важными для работы зрения почти всех наземных позвоночных и некоторых рыб. Хотя их функции несколько отличаются, структура одинакова — пронизывающий мембрану белок опсин из семи спиралей и связанный с ним хромофор ретиналь. Последний присоединяется к белку через «мостик» N=C и получается так называемое основание Шиффа.
«Такие природные системы, а точнее их синтетические аналоги могут стать основой молекулярных машин — соединений, способных превращать энергию, например поглощенных фотонов, в механическую работу. Так, под действием света основание Шиффа ретиналя меняет свою геометрическую конфигурацию, или фотоизомеризуется, переходя из цис- в транс-форму. Это вращение, которое происходит очень быстро, высоко специфично и обладает большим квантовым выходом, то есть высокой эффективностью или КПД. В природе параметры такого процесса обусловлены белковым окружением, но в искусственных системах его может быть сложно воспроизвести. В своей работе мы продемонстрировали, как можно обойтись и без белков», — рассказывает Адиль Кабылда, бывший дипломник лаборатории квантовой фотодинамики, закончивший в этом году химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова.