Naukowowie rozwijają 3-D sztuczną enzym kaskadę która przedrzeźnia biochemiczną drogę przemian używać DNA molekuły

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

Używać molekuły DNA jak architektoniczny szafot we współpracy z kolegami przy uniwersytet michigan, Arizona stanu uniwersyteta naukowowie, rozwijali 3-D sztuczną enzym kaskadę która przedrzeźnia znacząco biochemiczną drogę przemian która mógł udowadniać znacząco dla przyszłościowych biomedycznych i energetycznych zastosowań.

Znalezienia publikowali w czasopismo natury nanotechnologim. Prowadzi ASU profesorem Hao Yan zespół badaniowy zawrzeć ASU Biodesign instytutu badaczów Jinglin Fu, Yuhe Yang, Minghui Liu, profesor Yan Liu, profesor Neal Woodbury i postdoctoral kumpel Aleksander samiec, wraz z kolegi profesorem Nils Walter przy uniwersytet michigan.

Badacze w polu DNA nanotechnologia, bierze przewagę wiążące własność chemiczni elementy DNA, przekręcają DNA i gromadzić w polotnego 2 - i dimensional 3 struktury dla medycznych, elektronicznych i energetycznych zastosowań.

W opóźnionym przełomu zespół badaniowy wziąć up wyzwanie przedrzeźniać enzymy na zewnątrz życzliwych ograniczeń komórka. Te enzymy przyśpieszają w górę chemicznych reakcj, używać w nasz bodies dla przetrawienia jedzenie i energia w sugars podczas ludzkiego metabolizmu, na przykład.

"My patrzeją natura dla inspiraci budować spowodowany przez człowieka cząsteczkowych systemy które przedrzeźniają wyszukanych nanoscale machineries rozwijać w żyć biologicznych systemy, i rationally projektujemy cząsteczkowych nanoscaffolds dokonywać biomimicry przy cząsteczkowym poziomem," Yan który trzyma Milton Glick krzesła, kieruje przy Biodesign instytutem i centrum dla Cząsteczkowego projekta i Biomimicry. powiedział, chemia i biochemie w ASU dziale

Z enzymami, wszystkie poruszające części muszą ściśle kontrolujący i coordinated, inaczej no pracuje reakcja. Poruszające części które zawierają molekuły tak jak substraty i cofactors, wszystkie napad w powikłaną enzym kieszeń jak baseball w rękawiczkę właśnie. Jak tylko wszystkie chemiczne części znajdowali ich miejsce w kieszeni energetyka które kontrolują reakcję zostać korzystnie i prędko robią chemii zdarzać się. Each enzym uwalnia swój produkt jak batuta wręczająca daleko w sztafetowej rasie, inny enzym wynosił kolejnego kroka w biochemicznej drodze przemian w ciele ludzkim.

Badacze wybierali parę ogólnoludzcy enzymy glucose-6 fosfata dehydrogenase i malate dehydrogenase (MDH) który jest znacząco dla robić amino kwasom, sadło i nukleinowym kwasom istotnymi dla wszystkie życia. dla nowej nauki, (g6pDH) Na przykład, defekty zakładają w drogi przemian przyczyny anemii w istotach ludzkich. Dehydrogenase enzymy są szczególnie znacząco" powiedzieli Walter. "ponieważ ximpx najwięcej energia komórka, "praca z te enzymami mógł prowadzić przyszłościowi zastosowania w zielonej produkci energii tak jak ogniwa paliwowe używa biomaterials dla paliwa."

G6pDH używa glikoza cukrowego substrat, cofactor dzwoniących NAD w drodze przemian i obdzierać wodorowych atomy od glikozy i przeniesienia następny enzym, MDH, iść dalej, robić malic kwasowi i wytwarzać NADH w procesie który używa dla kluczowego cofactor dla biosyntezy jako.

Przerabiać ten enzym parę w próbnej tubce i mieć je pracować na zewnątrz komórki jesteśmy dużym wyzwaniem dla DNA nanotechnologiego.

Spotykać wyzwanie najpierw zrobili DNA szafotowi który kleili wpólnie spojrzenia jak kilka papierowego ręcznika rolki., Używać program komputerowego, byli sprawnie dostosowywać chemicznych elementy DNA sekwencja tak, że szafot gromadzić. Następnie dwa enzymu dołączali końcówki DNA tubki.

Po środku DNA szafotu, affixed pojedynczego pasemko DNA, z NAD+ pętającym końcówka jak sznurek i piłka. Yan nawiązywać do to jako kołysząca ręka która jest długa, elastyczna i dexterous dosyć, kołysać powracającego między enzymami.,

Jak tylko system zrobił w próbnej tubce grzejny up i deaktywacja DNA który prowadzi zgromadzenie enzym części dodawali wewnątrz. Potwierdzali strukturę używać wysokiej mocy mikroskop, dzwoniącego AFM 1.000 czasów mały niż szerokości ludzki włos., który może widzieć puszek nanoscale,

Jak architekci naukowowie najpierw budowali na dużą skalę modela więc mogli badać przestrzenne struktury i mierzyć geometrię i, zawiera w ich ustawianiu malutkiego fluorescencyjnego barwidło dołączającego kołysząca ręka. Jeżeli reakcja wp8lywy miejsce, one może mierzyć czerwonego bakanu sygnał że barwidło daje daleko---ale w tym wypadku, w przeciwieństwie do sygnalizaci drogowa znaczy reakcj pracy, czerwone światło.

Następnie, próbowali enzymu system i zakładają że ono pracował właśnie to samo jak komórkowa enzym kaskada. Także mierzyli skutek gdy zmieniający odległość między kołyszącą ręką i enzymami. Zakładają tam  byli słodkim punktem, przy 7nm, dokąd ręka kąt był równoległy enzym para.

Z pojedynczą kołyszącą ręką w próbnej tubki systemu pracuje właśnie jak komórkowi enzymy, decydowali dodawać ręki, bada ograniczenia system z up to 4 dodawać rękami. Byli sprawnie pokazywać to g6pDH mogli utrzymywać up to robić jeszcze bardziej produktu, gdy each ręka dodawał podczas gdy MDH maxed out po tylko dwa kołyszących ręk. "futrówka enzymy up wzdłuż projektującej linii montażowej jak Henry Ford zrobili dla auto części szczególnie satysfakcjonują dla someone żyje blisko motorowego miasta Detroit," powiedział Walter.

Praca także otwiera jaskrawą przyszłość dokąd biochemiczne drogi przemian mogą replikujący na zewnątrz komórki rozwijać biomedycznych zastosowania tak jak detekcyjne metody dla diagnostycznych platform.

"nawet wartościowy i loftier cel jest konstruować wysoce programuje spadający kaskadą enzym drogi przemian na DNA nanostructure platformach z kontrola wkładu i wydajności sekwencje. Dokonywać ten cel nie tylko pozwolił badaczów przedrzeźniać eleganckie enzym kaskady znajdować w, udogadniał budowę sztuczne kaskady które no istnieją w naturze, ale" powiedział Yan. naturze rozumieć ich zasadniczych mechanizmy akcja i próbie

Źródło: Arizona stanu uniwersytet

Read in | English | Español | Français | Deutsch | Português | Italiano | 日本語 | 한국어 | 简体中文 | 繁體中文 | Nederlands | Русский | Svenska | Polski