由力感知 DNA-马达簇驱动的活动液晶

细胞骨架活动向列相展现出由耗能分子马达驱动的显著非平衡动力学。为深入理解这些材料的结构与力学，我们设计了可编程簇，其中驱动蛋白马达由双链 DNA 连接子连接。基于 DNA 的簇驱动活动向列相的效率取决于驱动蛋白马达的步进动力学以及聚合物连接子的化学结构。荧光各向异性测量显示，马达簇与丝状微管类似，呈现出局部向列序。DNA 连接子的特性使得力感知簇的设计成为可能。当连接子上的负载超过临界阈值时，簇发生解体，停止产生活动应力并减缓系统动力学。荧光读出揭示了产生丝间滑动的束缚簇的比例。进而，这给出了驱动蛋白马达沿微管步进时所承受的平均负载。DNA-马达簇为理解纳米尺度分子马达集体产生介观活动应力、进而驱动活动向列相宏观非平衡动力学的分子机制奠定了基础。