科学家开发使用脱氧核糖核酸分子,仿造生化过程的三维人为酵素级联

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

使用脱氧核糖核酸分子请喜欢一个结构上绞刑台,亚利桑那州立大学科学家,与同事合作在密执安大学,开发了仿造一个重要生化过程可能证明重要对将来的生物和能源应用的三维人为酵素级联。

发现在日记帐本质纳米技术里被发布了。 导致由 ASU 郝严教授,研究小组包括 ASU Biodesign 学院研究员 Jinglin Fu, Yuhe 杨, Minghui 刘,严刘教授和尼耳 Woodbury 教授以及同事 Nils 瓦尔特教授和博士后亚历山大约翰逊大型装配架在密执安大学。

研究员在领域的脱氧核糖核酸纳米技术,利用脱氧核糖核酸化工构件的黏合性,扭转并且自汇编脱氧核糖核酸到更加有想象力 2 - 和医疗,电子和能源应用的三维的结构。

在最新的突破,研究小组迎接仿造在这个细胞的友好区域的之外酵素的挑战。 例如这些酵素加速化学反应,用于我们的身体为食物到糖和能源的消化在人力新陈代谢期间。

“我们查找对本质为了启发能建立仿造在居住的生物系统开发的复杂的 nanoscale machineries 的人造分子系统,并且我们合理设计分子 nanoscaffolds 达到 biomimicry 在分子级别”,严说,拿着在 ASU 化学系的米尔顿 Glick 椅子和生化并且在 Biodesign 学院处理分子设计中心和 Biomimicry。

酵素,所有运动机件必须是受严格控制和协调,否则这种回应不会运作。 运动机件,包括分子例如基体和辅助因素,所有适合了到一个复杂酵素矿穴象棒球到手套。 一旦控制这种回应的所有化工零件找到他们的矿穴的安排,能学变得有利和很快地做化学发生。 每酵素发行其产品,象在接力赛递的警棒,对另一酵素执行在一个生化过程的下一个步骤在人体。

对新的研究,研究员选择了一个对通用酵素、葡萄糖6 磷酸盐脱氢酶 (G6pDH) 和苹果酸脱氢酶 (MDH),对生物合成做是重要氨基酸、油脂和核酸重要对所有寿命。 例如,在这条路找到的缺陷在人导致贫血症。 “脱氢酶酵素是特别重要的,因为他们提供大多数细胞的能源”,说瓦尔特。 “与这些酵素一起使用能导致在绿色发电的将来的应用例如燃料电池使用燃料的生物材料”。

在这条路, G6pDH 使用称 NAD 的葡萄糖糖基体和一个辅助因素从葡萄糖和调用到下酵素, MDH 剥离氢原子,继续和制造苹果酸和生成 NADH 在进程中,为作为一个关键辅助因素使用生物合成的。

重造在试管的此酵素对和安排它在这个细胞之外从事是脱氧核糖核酸纳米技术的大挑战。

要接受挑战,他们首先做看起来几毛巾纸辊一起胶合的一个脱氧核糖核酸绞刑台。 使用计算机程序,他们能自定义脱氧核糖核酸顺序的化工构件,以便这个绞刑台将自汇编。 其次,二酵素附有了脱氧核糖核酸管的末端。

在脱氧核糖核酸绞刑台中间,他们添加了脱氧核糖核酸一根头发丝,与 NAD+ 被束缚对象球和字符串的末端。 严是指此作为摆臂,是长,灵活和足够灵巧的反复晃动在酵素之间。

一旦这个系统在试管做通过加热,并且冷却脱氧核糖核酸,导致自集合,酵素零件被添加了。 使用一个大功率的显微镜,他们小于人发的宽度确认了这个结构,称 AFM,能看到下来到 nanoscale, 1,000 次。

象建筑师,科学家首先建立了一个全方位设计,因此他们可能测试和评定空间的几何和结构,包括在他们的设置一个微小的荧光染料附加摆臂。 如果这种回应进行,他们可以评定这种染料释放的一个红色烽火台信号--- 但是在这种情况下,不同于交通信号,红灯意味回应工作。

其次,他们尝试了酵素系统并且发现它运作同蜂窝电话酵素级联一样。 当变化这个距离在摆臂和酵素之间时,他们也评定了这个作用。 他们查找有一个甜地点,在 7nm,胳膊角度与酵素对是并行。

使用在运作象蜂窝电话酵素的试管系统的唯一摆臂,他们决定添加胳膊,测试系统的限额与 4 条被添加的胳膊的。 他们能显示那,因为每条胳膊被添加了, G6pDH 可能跟上做更加产品,而 MDH 在二摆臂以后只竭尽全力。 “衬里酵素沿着象亨利・福特的一团被设计的装配线为汽车零件执行为居住在马达城市底特律附近的某人是特别令人满意”,瓦尔特说。

这个工作也开张生化过程可以在这个细胞之外被复制开发生物医学的应用例如诊断平台的探知方法的一个明亮的远期。

“一个更加崇高和更加重要的目标是设计在脱氧核糖核酸 nanostructure 平台的高度被编程的级联的酵素路有输入和输出顺序控制的。 达到此目标不仅将允许研究员仿造本质上找到的典雅的酵素级联和尝试了解活动他们的基础结构,但是实现不存在本质上人为级联的建筑”,说严。

来源: 亚利桑那州立大学

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