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Les enzymes d'arrière de sperme inspirent la nanobiotechnologie

Juste comme des travailleurs dans une usine, les enzymes peuvent produire un produit fini plus efficacement si elles sont coincées ensemble dans une place et réussir la matière première de l'enzyme à l'enzyme, ensemble ligne ligne. C'est selon des scientifiques à l'institut de Baker de Cornell pour des santés animales, la première équipe pour recréer une voie biologique de 10 opérations avec de toutes les enzymes attachées aux nanoparticles.

Ils ont été inspirés étudier comment les nanoparticles pourraient gagner des rôles biologiques par les enzymes qui pilotent les arrières de sperme, qui transforment le sucre en lactate et énergie tellement rapidement que le sperme peut accélérer le long à cinq longueurs du corps par seconde.

Le « sperme ont un système très efficace de production d'énergie, » a dit l'auteur important de l'étude, Chinatsu Mukai, un associé post-doctoral de recherches. Dans le laboratoire d'institut de Baker d'Alex Travis, le professeur agrégé de la biologie reproductrice, de Mukai et d'autres avait étudié le fonctionnement de métabolisme et de sperme. Travis a eu l'idée d'imiter le sperme de voie que des enzymes d'arrière sont fixées à un support solide afin d'essayer de réaliser le même tri du rendement sur de petits dispositifs fabriqués par l'homme. L'étude a été supportée par un Grant pionnier des instituts de la santé nationaux et publié pendant tourillon Angewandte Chemie le 30 novembre.

En la plupart des cellules, la majorité d'enzymes qui suivent le procédé de transformer le sucre en énergie, glycolyse appelée, sont flottante autour, captant les molécules qu'elles fonctionnent en circuit pendant qu'elles se produisent le long. Mais dans le sperme, les enzymes qui effectuent la glycolyse ont des régions spéciales qui fixent les enzymes à un échafaudage solide de protéine qui des mensonges juste sous la membrane couvrant la cellule et les séries plus de longueur de l'arrière.

Le « sucre entre par la membrane, heurte les enzymes immédiatement dessous, et alors est traité et a réussi en bas de la ligne, donnant la production d'énergie d'une mode de haut-débit, » a dit Travis.

Le système Mukai, Travis et leur équipe a développé plus ou moins de la même façon des travaux : La molécule de sucre est traitée du début à la fin par des enzymes fixées aux nanoparticles. Avec des enzymes flottant librement en solution, le glucose traité par système attaché d'enzymes au produit fini, lactate, plus efficacement, laissant des concentrations inférieures des produits intermédiaires que le système en mouvement libre d'enzymes. L'obtention d'une voie de 10 opérations pour fonctionner avec toutes les composantes attachées est une augmentation exponentielle au-dessus des études précédentes, qui rapporté un maximum de deux à trois opérations.

Si le travail peut être amélioré pour être un producteur net d'énergie, il pourrait y avoir un certain nombre d'applications pratiques, Travis a dit. Dans le sperme, l'énergie est employée pour la natation et la signalisation qui lui permet de fertiliser un oeuf, mais en nanobiotechnologie, l'énergie pourrait être employée aux dispositifs de pouvoir qui mènent à bien un grand choix de fonctions.

« Imaginez les dispositifs la taille des globules sanguins, chaque fixation une substance chimiothérapeutique. Si équipé de ce genre d'engine, alors les dispositifs ont pu effectuer leur propre énergie à partir du sucre dans la circulation sanguine. Utilisant les pompes moléculaires actionnées par cette énergie, les dispositifs pourraient donner un coup de pied à l'extérieur cette cargaison de médicament des régimes définis, et particulièrement où elle a eu besoin, comme au site d'une tumeur solide, » a dit Travis. Son équipe a déjà appliqué le concept des enzymes attachées dans un dispositif pour trouver des signes de rappe ou de lésion cérébrale traumatique dans les prises de sang, une technologie que lui et son laboratoire planification pour commercialiser.

Elle peut même représenter une opération plus près de réaliser le potentiel des cellules artificielles, a dit Mukai.

« Vous ne pouvez pas effectuer une cellule artificielle sans voies métaboliques, ainsi c'est progrès dans ce sens, » il a dit.

Source:

Cornell University