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Compreensão nova de como o ligamento grande das moléculas conduzirá para melhorar drogas, materiais orgânicos sintéticos

Biológico e investigação médica realiza-se no limiar de uma era nova baseada na melhor compreensão de como as grandes moléculas orgânicas ligam junto e se reconhecem.

Há um grande potencial para explorar os processos moleculars do embarcadouro que são comuns em todos os organismos para desenvolver as drogas novas que actuam mais especificamente sem efeitos secundários adversos, e materiais novos da construção imitando a natureza.

Uma oficina recente na química de Biosupramolecular organizada pela fundação européia da ciência (ESF) reforçou a plataforma de Europa para o progresso para estes objetivos reunindo cientistas nos campos relevantes e identificando os alvos chaves da pesquisa. A oficina igualmente identificou algumas aplicações perto da fruição, incluindo a engenharia das bactérias para produzir as sedas tão fortes para sua espessura quanto Web de aranha. Foi um desafio de longa data para emular as propriedades mecânicas da seda da aranha, que combina a rigidez e a resistência à tracção com a capacidade para se tornar elástica sob tensões altas para proteger contra a destruição. Um projecto recente conduzido por Thomas Scheibel na universidade de Munich técnica é próximo a uma solução que poderia ter um anfitrião das aplicações práticas que variam da linha de pesca biodegradável à armadura de corpo.

A produção de seda da aranha artificial exemplificou a experiência e as habilidades exigidas para aplicações bem sucedidas na química biosupramolecular, neste caso combinando a genética com as técnicas sofisticadas da micro-manipulação para aperfeiçoar a produção do material desejado. Os genes foram introduzidos em primeiro lugar nas bactérias às proteínas do produto tão similares como possível à seda da aranha. Então as aproximações microfluidic, tratando os líquidos muito em pequenas escalas, foram usadas para fabricar a seda. As propriedades mecânicas foram aperfeiçoadas finalmente mais substituindo alguns dos componentes do ácido aminado das proteínas.

Outras aplicações da química biosupramolecular são mais adicionais fora, mas entrando a escala, de acordo com o convenor da oficina do ESF, o professor Anthony Davis da universidade de Bristol no Reino Unido. Mas o aspecto o mais importante da oficina do ESF era reunir dos cientistas em dois campos previamente distintos, disse Davis. “Nosso alvo principal era obter dois grupos de cientistas que falam entre si - os químicos supramoleculares, e um grupo de biólogos que puderam ser denominados “coordenadores biomoleculares”,” disse Davis. “Este objetivo foi cumprido certamente.” Os químicos supramoleculares estudam e manipulam as interacções entre moléculas geralmente, quando os coordenadores biomoleculares se especializarem em explorar as grandes moléculas orgânicas encontradas na natureza.

As macromoléculas biológicas incluem as proteínas que compreendem ácidos aminados, hidratos de carbono complexos feitos de umas moléculas mais simples do açúcar, assim como RNA e ADN feito dos ácidos nucleicos. Ao contrário das moléculas pequenas, estas grandes construções exibem propriedades químicas múltiplas em partes diferentes de sua superfície, assim que significa que as interacções entre elas dependem das características geométricas. É o regime geométrico dos elementos, tanto quanto sua identidade química, que determina como uma macromolécula se comportará e se interagirá com outras moléculas grandes e pequenas. Algumas moléculas somente reagirão ou ligarão com determinadas outro, frequentemente temporariamente, do “em uma base fechamento e da chave” determinada pelas formas relativas da superfície. Tais associações transientes entre grandes moléculas (supramoléculas) são muito importantes na biologia, por exemplo no emperramento entre anticorpos e antígenos na resposta imune, e igualmente entre uma enzima e sua carcaça, isto é o composto que está actuando em cima.

Estas interacções mais fracas entre grandes moléculas são chamadas não-covalent porque não envolvem a partilha dos elétrons, mas exploram pelo contrário variações na distribuição de carga elétrica em sua vizinhança. Desde que cada ligação individual é fraca, a ligação não-covalent confia na força colectiva de ligações múltiplas e é conseqüentemente somente um mecanismo viável para moléculas maiores de junta junto.

E também ser importantes para o emperramento provisório, as forças não-covalent da ligação são igualmente essenciais para manter a estrutura de grandes proteínas, e para a hélice dobro do ADN, em uma base mais a longo prazo, mantendo os componentes unidos. Este é um assunto muito complexo dado o grande número de combinações de componentes envolvidos, e assim que um avanço significativo relatado na conferência do ESF Biosupramolecular por Andrei Lupas do Max Planck Institute para a biologia desenvolvente em Alemanha era de um dicionário que representa proteínas por motivos, de que fosse regime coerente menor de seus ácidos aminados constitutivos, derivado de estudar sua história evolucionária. Lupas mostrou como tal dicionário poderia ser usado para derivar relacionamentos evolucionários entre proteínas. Isto poderia ter o grande pedido na biologia evolutiva e igualmente para determinar o papel das proteínas cuja a função é até agora pela maior parte desconhecida, assim como compreender as doenças aonde as interacções da proteína vão mal.

Identificando muitas avenidas prometedoras da pesquisa, a oficina do ESF é provável ser continuada por umas reuniões mais adicionais, de acordo com Davis. ” Nós esperamos organizar um outro encontro em 2009, e mantemo-nos talvez ir criar uma série regular de simpósios.”