Biomotor dengan mekanisme gerak linier, rotasi, atau revolusioner dalam Aplikasi Nanobioteknologi.

Biomotor adalah mesin molekuler yang memiliki kapasistas untuk menghasilkan tenaga dan gerakan pada skala nanometers. Biomotor berperan penting dalam berbagai proses biologis seperti transportasi seluler, pembelahan sel dan penyusun ulang sitoskeleton. Dalam sepuluh tahun terakhir, penelitian tentang biomotor telah menarik banyak perhatian karena potensi implementasi biomotor dalam nanoteknologi dan biomedis. Biomotor memiliki mekanisme gerak yang bervariasi termasuk gerakan linear, rotasi dan revolusi untuk melakukan tugas-tugas spesifik dalam lingkungan biologis. Klasifikasi tersebut sangat penting untuk memahami bagaimana biomotor bekerja dan dapat diaplikasikan dalam berbagai situasi (Gambar 1).

Gambar 1. Ilustrasi berbagai kategori biomotor: Linier, Rotasi dan Revolusi

Bergantung pada jenis dan fungsinya, struktur biomotor sangat beragam. Biomotor dengan gerakan linear (kinesin dan dynein) memiliki kepala motor yang berinteraksi dengan mikrotubulus untuk menghasilkan gerakan. Kepala motor menghidrolisis ATP untuk menghasilkan energi yang diperlukan untuk bergerak sepanjang mikrotubulus. Di sisi lain, biomotor dengan gerakan rotasi (flagella bakteri) memiliki struktur yang lebih kompleks. Flagella terdiri dari filamen heliks yang berputar untuk mendorong bakteri melalui meida cair. Bagian basal flagella berfungsi sebagai motor yang mendorong filamen untuk berputar. Serta biomotor dengan revolusi (ATP synthase) memiliki subunit rotasional yang mengubah energi kimia menjadi energi mekanis untuk sintesis ATP.

Jenis gerakan yang dihasilkan menentukan mekanisme gerak biomotor. Biomotor dengan gerak linear bergerak sepanang filamen sitoskeletal dengan mengubah konformasi protein motor melalui hidrolisis ATP (Gambar 1). Mekanisme tersebut membutuhkan serangkaian langkah yang terkoordinasi seperti pelepasan dan pengikatan filamen serta perubahan konformasi yang menghasilkan langkah maju.

Gambar 2. Biomotor dengan Gerak Linear

Biomotor dengan gerak rotasi (flagella) mengandalkan motor basal yang memutar filamen. Motor basal terdiri dari banyak protein yang membentuk kompleks rotasional, dan gradien proton yang mengalir melalui membran sel menghasilkan energi untuk rotasi (Gambar 3). Proton yang mengalir melalui motor basal menghasilkan torsi yang diperlukan untuk memutar filamen flagella.

Gambar 3. Biomotor dengan Gerak Rotasi

Sementara itu, biomotor dengan gerakan revolusi (ATP synthase) mengubah energi kimia dari gradien proton menjadi gerakan mekanis. Ketika proton mengalir melalui kompleks, subunit rotor ATP synthase berputra dan rotasi tersebut digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP.

Gambar 4. Biomotor dengan Gerak Revolusi

Aplikasi biomotor sangat luas dan mencakup berbagai bidang mulai dari biomedis hingga nanoteknologi. Biomotor dapat digunakan untuk mengirimkan obat yang ditargetkan dalam bidang biomedis. Biomotor dapat mengangkut molekul obat langsung ke sel target dalam meningkatkan efisiensi pengobatan dan mengurangi efek samping dengan memanfaatkan kemampuan biomotor untuk bergerak dalam skala nanometer. Biomotor juga dapat digunakan untuk diagnosis penyakit. Hal tersebut dapat dilakukan dengan mengarahkan biomotor untuk mendeteksi dan mengikat molekul biomarker tertentu.

Biomotor juga dapat digunakan dalam nanoteknologi untuk membangun mesin molekuler yang kompleks. Kemampuan biomotor untuk melakukan gerakan presisi sangat tinggi sehingga biomotor dapat berperan dalam memanipulasi molekuler dan perakitan struktur nano. Seperti, biomotor dapat digunakan untuk membangun sirkuit nano atau perangkat nano yang memerlukan pergerakan mekanis.

Selain itu, penelitian lebih lanjut tentang biomotor membuka peluang dalam pengembangan energi alternatif karena beberapa biomotor dapat dengan cepat mengubah energi kimia menadi energi mekanis dengan efisiensi tinggi. Hal tersebut dapat digunakan untuk membangun sistem energi nano yang lebih efisien.

Sumber: