Молекулярные машины белковые молекулы или, чаще, макромолекулярные комплексы, образованные с участием
белков, которые способны осуществлять направленные движения. Работа таких машин обеспечивает перемещение клеточных структур и органелл (например, расхождение хромосом при клеточном делении), изменение формы клеток, активное перемещение клеток, активный транспорт через мембрану против градиента концентрации, мышечные сокращения, перемещение полимераз вдоль матрицы при синтезе биополимеров подобное. Все это требует энергии, источником которой также АТР (или другие нуклеозидтрифосфаты).
Вообще машина? это устройство для преобразования той или иной формы энергии в движение. Обычная механическая машина превращает любую энергию в механическую, условием сбережения механической энергии при этом является высокая инерция (масса) частей машины и определенная их жесткие взаимная ориентация. Точнее, конструкция машины вызывает движения ее частей только по определенным заданным траекториям.
Молекулярная машина, в отличие от макроскопической механической машины, во-первых, маленькая, т.е. подвергается тепловому движению своих собственных частей и внешних молекул, что делает невозможным сбережения механической энергии. Во-вторых, она построена из полимеров, а это значит, что ее частям присуща конформационная подвижность.
Однако вследствие того, что молекула белка имеет определенную достаточно жесткую пространственную организацию, конструкция молекулярной машины допускает не любые, а определенным образом направлены в пространстве движения ее частей. Именно эти особенности молекулярной машины и используемые для ее работы. Основные принципы этой работы:
• Конформационная подвижность молекулярной машины обес-слышит ей возможность существовать в нескольких структурных состояниях (двух-трех), которые различаются главным образом на уровне пространственного расположения крупных структурных блоков? доменов или субъединиц.
• Структурные состояния имеют разную сродство к определенным лигандов. Взаимодействия с лигандами (факторами) фиксируют определенные состояния.
• Химические реакции, катализируемой машиной, приводят д озамины лигандов, а соответственно? и до перехода в другое структурное состояние.
• Движущей силой для перемещения блоков является тепловое движение: блоки движутся хаотично (хотя и в соответствии с конструкцией машины) связывание лигандов и замена их вследствие реакций катализируют эти движения в определенных направлениях.
• Результатом структурных перестроек является перемещение структурных блоков в пространстве и / или изменение характера взаимодействия машины со своим окружением? движение или всей машины, или относительное движение ее частей.