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Compréhension neuve de la façon dont le grand grippage de molécules aboutira à améliorer des médicaments, matières organiques synthétiques

La recherche biologique et médicale a lieu au seuil d'une ère neuve basée sur une meilleure compréhension de la façon dont les grandes molécules organiques grippent ensemble et s'identifient.

Il y a potentiel grand pour exploiter les procédés moléculaires d'arrimage qui sont courants dans tous les organismes pour développer les médicaments neufs qui agissent plus particulièrement sans effets secondaires défavorables, et les matériaux nouveaux d'élément en imitant la nature.

Un atelier récent sur la chimie de Biosupramolecular dispensée par la fondation européenne de la Science (ESF) a renforcé la plate-forme de l'Europe pour le progrès vers ces objectifs en rassemblant des scientifiques dans les domaines appropriés et en recensant les objectifs principaux de recherches. L'atelier a également recensé quelques applications près de fructification, y compris le bureau d'études des bactéries pour produire des soies aussi intenses pour leur épaisseur que des toiles d'araignée. C'a été un défi de longue date pour émuler les propriétés mécaniques de la soie d'araignée, qui combine la dureté et la résistance à la traction avec la capacité de devenir élastique sous des tensions élevées pour se protéger contre la destruction. Un projet récent abouti par Thomas Scheibel à l'université de Munich technique est proche d'une solution qui pourrait avoir une foule d'applications pratiques s'échelonnant de la ligne de pêche biodégradable au blindage de fuselage.

La production en soie d'araignée artificielle a exemplifié les compétences et les exigés pour des applications couronnées de succès en chimie biosupramolecular, dans ce cas en combinant le génie génétique avec des techniques sophistiquées de micromanipulation pour optimiser la production du matériau désiré. Premièrement des gènes ont été insérés dans les bactéries aux protéines de produit aussi assimilées comme possible à la soie d'araignée. Puis des approches microfluidic, traitant des liquides aux échelles très petites, ont été employées pour fabriquer la soie. Enfin les propriétés mécaniques ont été optimisées davantage en substituant certaines des composantes acides aminées des protéines.

D'autres applications de chimie biosupramolecular sont éteintes autres, mais entrant dans la gamme, selon le convenor d'atelier du FSE, professeur Anthony Davis d'université de Bristol au R-U. Mais la plupart d'aspect important de l'atelier du FSE était le rassemblement des scientifiques dans deux domaines précédemment distincts, a dit Davis. « Notre objectif principal était d'obtenir deux groupes de scientifiques parlant entre eux - les pharmaciens supramoléculaires, et un groupe de biologistes qui pourraient se nommer « les techniciens biomoléculaires », » a dit Davis. « Certainement cet objectif a été accompli. » Les pharmaciens supramoléculaires étudient et manipulent les interactions entre les molécules généralement tandis que les techniciens biomoléculaires se spécialisent en exploitant les grandes molécules organiques trouvées en nature.

Les macromolécules biologiques comprennent des protéines comportant des acides aminés, glucides lents effectués à partir des molécules plus simples de sucre, ainsi qu'ARN et ADN effectué à partir des acides nucléiques. À la différence des petites molécules, ces grandes constructions présentent les propriétés chimiques multiples à différentes parties de leur surface, ainsi il signifie que les interactions entre elles dépendent des caractéristiques géométriques. C'est l'agencement géométrique des parties des éléments, autant que leur identité chimique, qui détermine comment une macromolécule se comportera et agira l'un sur l'autre avec d'autres molécules grandes et petites. Quelques molécules seulement réagiront ou gripperont avec certains autres, souvent temporairement, sur une base de « blocage et de clavette » déterminée par les formes relatives de la surface. De telles associations passagères entre de grandes molécules (supramolécules) sont très importantes dans la biologie, par exemple dans le grippement entre les anticorps et les antigènes dans la réaction immunitaire, et également entre une enzyme et son substrat, c.-à-d. le composé qu'il agit au moment.

Ces interactions plus desserrées entre de grandes molécules sont non-covalentes appelé parce qu'elles ne concernent pas le partage des électrons, mais exploitent au lieu des variations de distribution de charge électrique dans leur proximité. Puisque chaque obligation individuelle est faible, l'adhérence non-covalente se fonde sur la force collective des obligations multiples et est pour cette raison seulement un mécanisme viable pour de plus grandes molécules de jointure ensemble.

Aussi bien qu'être importantes pour le grippement temporaire, les forces non-covalentes d'adhérence sont également essentielles pour mettre à jour la structure de grandes protéines, et pour la double helice d'ADN, sur une base plus à long terme, en retenant les composantes ensemble. C'est un donné soumis très complexe le nombre important de combinaisons des composantes impliquées, et ainsi une amélioration significatif rapportée à la conférence du FSE Biosupramolecular par Andrei Lupas du Max Planck Institute pour la biologie du développement en Allemagne était d'un dictionnaire représentant des protéines par des motifs, qui est de plus petits agencements logiques de ses acides aminés constitutifs, dérivé d'étudier leur histoire évolutionnaire. Lupas a montré comment un tel dictionnaire pourrait être employé pour dériver des relations évolutionnaires entre les protéines. Ceci pourrait avoir la demande grande dans la biologie évolutionnaire et également de déterminer le rôle des protéines dont le fonctionnement est jusqu'à présent en grande partie inconnu, ainsi que de comprendre les maladies où les interactions de protéines vont mal.

Après avoir recensé beaucoup d'avenues prometteuses de recherche, l'atelier du FSE est susceptible d'être continué par d'autres contacts, selon Davis.  » Nous espérons dispenser autre se réunir en 2009, et continuons peut-être à aller produire une suite régulière de colloques. »