Научные Работники начинают 3-D искусственний каскад энзима который передразнивает биохимическое тропа используя молекулы ДНА

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

Используя молекулы ДНА полюбите архитектурноакустическая ремонтина, научные работники Государственного Университета Аризоны, в сотрудничестве с коллегаами на Мичиганском Университете, начните 3-D искусственний каскад энзима который передразнивает важное биохимическое тропа которое смогло доказать важную для будущих применений biomedical и энергии.

Заключения были опубликованы в Нанотехнологии Природы журнала. Водить Профессором Hao Yan ASU, научно-исследовательская группа включила исследователей Jinglin Fu, Yuhe Yang, Minghui Liu, Профессора Yan Liu и Профессора Neal Woodbury Института ASU Biodesign вместе с Профессором Nils Вальтером коллегаов и Джонсон-Самецом оленя Александра postdoctoral собрата на Мичиганском Университете.

Исследователя в поле нанотехнологии ДНА, принимая преимущество binding свойств химических строительных блоков ДНА, переплетают и собственн-собирают ДНА в ever more с большим воображением 2 - и 3 габаритных структуры для применений медицинских, электронных и энергии.

В самом последнем прорыве, научно-исследовательская группа приняла вверх возможность передразнивать энзимы вне содружественных confines клетки. Эти энзимы быстро проходят вверх по химическим реакциям, используемым в наших телах для пищеварения еды в сахары и энергии во время людского метаболизма, например.

«Мы смотрят, что к Природе для воодушевленности строим искусственные молекулярные системы которые передразнивают изощренные machineries nanoscale начатые в живя биологических системах, и мы рационально конструируем молекулярные nanoscaffolds для того чтобы достигнуть biomimicry на молекулярном уровне,» Yan сказал, который держит Стул Мильтона Glick в Отделе ASU Химии и Биохимии и направляет Центр для Молекулярной Конструкции и Biomimicry на Институт Biodesign.

С энзимами, все двигающие части необходимо плотно контролировать и координировать, в противном случае реакция не будет работать. Двигающие части, которые включают молекулы как субстраты и сомножители, совсем поместили в сложное карманн энзима как раз как бейсбол в перчатку. Как Только все химические части находили их место в карманн, energetics которые контролируют реакцию будет благоприятным, и стремительно делает химию случиться. Каждый энзим выпускает свой продукт, как жезл врученный в гонке реле, к другому энзиму для того чтобы унести следующий шаг в биохимическом тропа в человеческом теле.

Для нового изучения, исследователя выбрали пару всеобщих энзимов, дегидрогеназы фосфата glucose-6 (G6pDH) и дегидрогеназы малата (MDH), которая важна для биосинтез-делать аминокислоты, сала и нуклеиновые кислоты необходимыми на вся жизнь. Например, дефекты найденные в тропа причиняют малокровие в людях. «Энзимы Дегидрогеназы в частности важны в виду того что они поставляют большую часть из энергии клетки», сказали Вальтер. «Работа с этими энзимами смогла вести к будущим применениям в зеленом производстве энергии как отсеки топливного бака используя биоматериалы для топлива.»

В тропа, G6pDH использует вызванные субстрат сахара глюкозы и сомножитель NAD для того чтобы обнажать атомы водопода от глюкозы и перехода к следующему энзиму, MDH, пойти дальше и сделать яблочнокислую кислоту и произвести NADH в процессе, который использован для как ключевого сомножителя для биосинтеза.

Remaking эта пара энзима в пробирке и иметь ее работать вне клетки настоящий вызов для нанотехнологии ДНА.

Для того чтобы соотвествовать, они сперва сделали ремонтину ДНА которую взгляды как несколько кренов бумажного полотенца склеили совместно. Используя компьутерную программу, они могли подгонять химические строительные блоки последовательности ДНА так как ремонтина собственн-собрала бы. Затем, 2 энзима были прикреплены к концам пробок ДНА.

В середине ремонтины ДНА, они прикрепили одиночную стренгу ДНА, с NAD+ привязанную к концу как шарик и строка. Yan ссылается к этому как отбрасывая рукоятка, которая длиння, гибка и сноровиста достаточно для того чтобы тряхнуть взад и вперед между энзимами.

Как Только система была сделана в пробирке путем нагревать вверх и охлаждающ ДНА, которое водит к собственн-агрегату, части энзима были добавлены внутри. Они подтвердили структуру используя мощный вызванный микроскоп, AFM, который может увидеть вниз к nanoscale, 1.000 времен мало чем ширина человеческих волос.

Как архитекторы, научные работники сперва построили модель в натуральную величину поэтому они смогли испытать и измерить пространственные геометрию и структуры, включая в их настроении малюсенькую люминесцентную краску прикрепленную к отбрасывая рукоятке. Если реакция осуществляет, то они могут измерить красный сигнал маяка что краска дает ---но в этот случай, не похож на лампу островка безопасност, красный свет значит работы реакции.

Затем, они попробовали систему энзима и нашли что она работала как раз эти же как клетчатый каскад энзима. Они также измерили влияние меняя расстояние между отбрасывая рукояткой и энзимами. Они нашли было сладостное пятно, на 7nm, где угол рукоятки был параллельн к парам энзима.

С одиночной отбрасывая рукояткой в системе пробирки работая как раз как клетчатые энзимы, они решили добавить рукоятки, испытывая пределы системы с до 4 добавленными рукоятками. Они могли показать то по мере того как каждая рукоятка была добавлена, G6pDH смогли держать до для того чтобы сделать даже больше продукта, пока MDH maxed вне после только 2 отбрасывая рукояток. «Энзимы Подкладки вверх вдоль конструированного сборочного конвейера как Генри Форд сделали для автозапчастей в частности сытны для кто-то живя около города Детройта мотора,» сказал Вальтер.

Работа также раскрывает светлое будущее где биохимические тропа можно скопировать вне клетки для того чтобы начать биомедицинские применения как методы обнаружения для диагностических платформ.

«Даже более loftier и более ценная цель проектировать сильно запрограммированные каскадируя тропа энзима на платформах nanostructure ДНА с управлением последовательностей входного сигнала и выхода. Достигать этой цели не только позволил бы исследователям передразнить шикарные каскады энзима найденные в природе и попытать понять их основные механизмы действия, но облегчил бы конструкцию искусственних каскадов которые не существуют в природе,» сказал Yan.

Источник: Государственный Университет Аризоны

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