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As enzimas da cauda do esperma inspiram a nanobiotecnologia

Apenas como trabalhadores em uma fábrica, as enzimas podem criar um produto final mais eficientemente se são coladas junto em um lugar e para passar a matéria prima da enzima à enzima, linha-estilo do conjunto. Isso é de acordo com cientistas no instituto para a sanidade animal, primeira equipe do padeiro de Cornell para recrear um caminho biológico de 10 etapas com todas as enzimas tethered aos nanoparticles.

Foram inspirados estudar como os nanoparticles poderiam ganhar funções biológicas através das enzimas que conduzem as caudas do esperma, que transformam o açúcar no lactato e na energia tão rapidamente que o esperma pode se apressar avante em cinco por segundo dos comprimentos de corpo.

O “esperma tem um sistema altamente eficiente da produção de energia,” disse o autor principal do estudo, Chinatsu Mukai, um investigador associado pos-doctoral. No laboratório do instituto do padeiro de Alex Travis, o professor adjunto da biologia reprodutiva, de Mukai e de outro tem estudado a função do metabolismo e do esperma. Travis teve a ideia imitar o esperma da maneira as enzimas da cauda que são anexadas a um apoio contínuo na tentativa de conseguir meio a mesma eficiência em dispositivos sintéticos pequenos. O estudo foi apoiado por um Grant pioneiro dos institutos de saúde nacionais e publicado jornal Angewandte Chemie o 30 de novembro.

Em a maioria de pilhas, a maioria das enzimas que realizam o processo de transformar o açúcar na energia, chamada glicólise, está flutuando ao redor, pegarando as moléculas que trabalham sobre enquanto acontecem avante. Mas no esperma, as enzimas que realizam a glicólise têm as regiões especiais que anexam as enzimas a um andaime contínuo da proteína que mentiras apenas abaixo da membrana que cobre a pilha e as corridas mais do comprimento da cauda.

O “açúcar entra através da membrana, bate as enzimas imediatamente embaixo, e então é processado e passa-as abaixo da linha, dando a produção energética em uma forma da alto-produção,” disse Travis.

O sistema Mukai, Travis e sua equipe desenvolveu trabalhos aproximadamente da mesma maneira: A molécula do açúcar é processada do início ao fim pelas enzimas anexadas aos nanoparticles. Comparado com as enzimas que flutuam livre na solução, a glicose processada sistema tethered da enzima ao produto acabado, lactato, mais eficientemente, saindo de mais baixas concentrações de produtos intermediários do que o sistema deflutuação da enzima. Conseguir um caminho de 10 etapas funcionar com todos os componentes tethered é um aumento exponencial sobre os estudos precedentes, que relataram um máximo de duas a três etapas.

Se o trabalho pode ser aumentado para ser um produtor líquido da energia, poderia haver um número de aplicações práticas, Travis disse. No esperma, a energia é usada para nadar e a sinalização que permite que fertilize um ovo, mas na nanobiotecnologia, a energia poderia ser usada aos dispositivos de potência que realizam uma variedade de trabalhos.

“Imagine dispositivos o tamanho dos glóbulos, cada terra arrendada uma droga da quimioterapia. Se equipado com este tipo do motor, então os dispositivos podiam fazer sua própria energia do açúcar na circulação sanguínea. Usando as bombas moleculars postas por essa energia, os dispositivos poderiam retroceder para fora essa carga da droga em taxas definidas, e especificamente onde tem necessário, como no local de um tumor contínuo,” disse Travis. Sua equipe tem aplicado já o conceito de enzimas tethered em um dispositivo para detectar sinais do curso ou da lesão cerebral traumático em amostras de sangue, uma tecnologia que e seu laboratório estão planeando comercializar.

Pode mesmo representar uma etapa mais perto de realizar o potencial de pilhas artificiais, disse Mukai.

“Você não pode fazer uma pilha artificial sem caminhos metabólicos, assim que este é progresso nesse sentido,” disse.

Source:

Cornell University