과학자는 DNA 분자를 사용하여 생화학 경로를 흉내내는 3번째 인공적인 효소 연결 메시지를 개발합니다

Published on May 26, 2014 at 3:51 AM · No Comments

DNA의 분자를 사용하여 미시간 대학에 동료와 협력하여 건축 비계, 애리조나 주립 대학 과학자를, 개발했습니다 미래 biomedical와 에너지 응용을 위해 중요했던 증명할 수 있던 중요한 생화학 경로를 흉내내는 3번째 인공적인 효소 연결 메시지를 좋아하십시오.

사실 인정은 전표 성격 나노 과학에서 간행되었습니다. ASU 교수에 의해 Hao Yan 지도해, 연구단은 미시간 대학에 동료 교수와 박사과정 이수 동료 알렉산더 존슨 숫사슴과 더불어 Nils 발터 ASU Biodesign 학회 연구원 Jinglin Fu, Yuhe 양, Minghui Liu, 교수 및 교수를 포함했습니다 Yan Liu Neal Woodbury.

DNA의 화학 빌딩 블록의 바인드 재산을 이용하는 DNA 나노 과학의 필드에 있는 연구원은, 상상 2로 DNA를 - 의학의, 전자 에너지 응용을 위한 3 차원 구조물 뒤틀고 각자 소집하고.

최신 돌파구에서는, 연구단은 세포의 친절한 경계 이상으로 효소를 흉내내기의 도전을 채택했습니다. 이 효소는 설탕으로 음식과 인간적인 물질 대사 도중 에너지의 소화를 위해 우리 몸에서 사용된 화학 반응을, 예를 들면 가속화합니다.

"우리는 성격에 감흥이 사는 생물 체계에서 개발된 정교한 nanoscale machineries를 흉내내는 인공 분자 시스템을 건설하도록 봅니다, 우리는 합리적으로 분자 분자 수준에 biomimicry 달성하기 위하여 nanoscaffolds를 디자인하고 지시하는," 화학과 생화학의 ASU 부에 있는 밀튼 Glick 의자를 붙들고 Biodesign 학회에 분자 디자인을 위한 센터 및 Biomimicry를 Yan는 밝혔습니다.

효소로, 모든 이동 부분은 단단히 통제되고 협조되어야 합니다, 그렇지 않으면 반응은 작동하지 않을 것입니다. 기질과 공동 인자와 같은 분자를 포함하는 이동 부분은 장갑으로 야구 같이 복잡한 효소 포켓에 전부 다만 맞았습니다. 일단 반응을 통제하는 모든 화학 부속이 포켓에 있는 그들의 장소를 찾아내면, 에너지론은 호의를 베풀게 되고, 신속하게 화학을 일어나. 각 효소는 인체에 있는 생화학 경로에 있는 다음 단계를 실행하기 위하여 다른 효소에 릴레이 경기에서 떨어져, 수교된 배턴 같이 그것의 제품을, 풀어 놓습니다.

새로운 연구 결과를 위해, 연구원은 모든 생활 동안 필수에게 아미노산, 지방질 및 핵산을 생합성 만들기를 위해 중요한 (MDH) 보편적인 효소, 포도당 6 인산염 dehydrogenase (G6pDH) 및 malate dehydrogenase의 쌍을 선택했습니다. 예를 들면, 통로에서 찾아낸 결점은 인간에 있는 빈혈증을 일으키는 원인이 됩니다. "세포의 에너지의 대부분을"는 공급하기 때문에 Dehydrogenase 효소 특히 중요합니다, 말했습니다 발터를. "이 효소로 작동 연료를 위한 생체 적합 물질을 사용하여 연료 전지와 같은 녹색 에너지 생산에 있는 미래 응용으로 이끌어 낼 수 있었습니다."는

통로에서는, G6pDH는 NAD에게 불린 포도당 설탕 기질 및 수소 원자를 포도당 그리고 이동에서 다음 효소에, MDH 분리하고, 계속되고 사과산을 만들고 생합성을 위한 중요한 공동 인자로를 위해 사용되는 프로세스에 있는 NADH를 생성하기 위하여 공동 인자를 이용합니다.

시험관에 있는 이 효소 쌍을 개작하고는 및 세포 이상으로 일해 달라고 하는 것은 DNA 나노 과학을 위한 큰 도전입니다.

어려운 문제를 충족시키기 위하여는, 그(것)들은 처음으로 만들었습니다 몇몇 종이 수건 롤과 같이 보이가 함께 접착제로 붙인 DNA 비계를. 컴퓨터 프로그램을 사용하여, 그(것)들은 비계가 각자 소집할 것이다 그래야 DNA 순서의 화학 빌딩 블록을 주문을 받아서 만들 수 있었습니다. 다음으로, 2개의 효소는 DNA 관의 끝에 붙어 있었습니다.

DNA 비계의 한가운데에, 그(것)들은 공 및 끈 같이 끝에 매어 놓인 NAD+와 더불어 DNA의 단일 나선을, 부착했습니다. Yan는 효소 사이에서 이리저리 흔들기 위하여 길고, 유연하고 충분히 교묘한 진동 무기로 이것을 나타납니다.

하고 일단 시스템이 시험관에서 점점 뜨거워져서 각자 집합으로 이끌어 내는 DNA 냉각, 효소 부속은 안으로 추가되. 그(것)들은 nanoscale에 아래로 볼 수 있는, AFM이라고 칭한 고성능 현미경을 사용하여 구조물을 사람의 모발의 폭 보다는 더 작았던 1,000 시간 확인했습니다.

건축가 같이, 과학자는 처음으로 건설했습니다 실물대 모형을 그래서 그들의 준비에서 진동 무기에 붙어 있던 작은 형광성 염료를 포함하는 공간 기하학 및 구조물을 시험하고 측정할 수 있었습니다. 반응이 일어나는 경우에, 그(것)들은 염료가 내는 빨간 기만항법보조 신호를 측정해서 좋습니다---그러나 이 경우에는, 교통 신호와는 다른, 빨간불은 반응 일을 의미합니다.

다음으로, 그(것)들은 효소 시스템을 시도하고 셀 방식 효소 연결 메시지로 다만 동일을 작동했다는 것을 것을을 발견했습니다. 그(것)들은 또한 거리를 진동 무기와 효소 사이에서 변화할 때 효력을 측정했습니다. 그(것)들은 무기 각이 효소 쌍과 평행했던 7nm에 감미로운 반점이, 있었다는 것을 찾아냈습니다.

셀 방식 효소 같이 다만 작동하는 시험관 시스템에 있는 단 하나 진동 무기로, 그(것)들은 4개까지 추가한 무기로 시스템의 한계를 시험하는 무기를 추가하는 것을 결정했습니다. 그(것)들은 MDH는 단지 2개의 진동 무기 후에 최대한으로 썼었는 그러나, 각 무기가 추가되기 때문에 그것을 보여줄 수 있었습니다, G6pDH 훨씬 제품을 만들기 위하여 유지할 수 있었습니다. "Henry Ford 같이 디자인한 일관 작업에 따라서 안대기 효소 위로 자동차 부속을 위해 모터 도시 디트로이트의 가까이에 살아 누군가를 위해 특히 충분합니다 했습니다,"는 발터를 말했습니다.

일은 또한 진단 플래트홈을 위한 검출 방법과 같은 생물 의학 응용을 개발하기 위하여 생화학 경로가 세포 이상으로 복제될 수 있는 밝은 미래를 엽니다.

"더 고원하고 더 귀중한 목표 조차 입출력 순서의 통제를 가진 DNA nanostructure 플래트홈에 높게 프로그램한 폭포가 되어 떨어지는 효소 통로를 설계하기 위한 것입니다. 이 목표를 달성하는 것은 뿐만 아니라 연구원이 실제로 찾아낸 우아한 효소 연결 메시지를 흉내내고 활동의 그들의 근본적인 기계장치를 이해하는 것을 시도하는 것을 허용하고, 그러나 실제로 존재하지 않는 인공적인 연결 메시지의 건축을," 말했습니다 Yan를 촉진할 것입니다.

근원: 애리조나 주립 대학

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