Onderzoekers vinden ’s werelds kleinste biomechanische koppeling uit

Onderzoekers van Princeton University hebben ’s werelds kleinste mechanisch gekoppelde biologische structuur gebouwd, een bedrieglijk eenvoudige tweeringsketen gemaakt van minuscule strengen aminozuren die peptiden worden genoemd.

In een paper gepubliceerd op 23 augustus in Natuurchemie, heeft het team een ​​bibliotheek van dergelijke structuren beschreven die in hun laboratorium zijn gemaakt – twee in elkaar grijpende ringen, een ring op een halter, een madeliefjesketting en een in elkaar grijpende dubbele lasso – elk ongeveer een miljardste van een meter groot. De studie toont ook aan dat sommige van deze structuren kunnen schakelen tussen ten minste twee vormen, waardoor de basis wordt gelegd voor een biomoleculaire schakelaar.

“We hebben een aantal constructies kunnen bouwen die nog nooit iemand heeft kunnen bouwen”, zegt A. James Link, hoogleraar chemische en biologische technologie, de hoofdonderzoeker van het onderzoek. “Dit zijn de kleinste schroefdraad- of in elkaar grijpende structuren die je van peptiden kunt maken.”

Om deze gadgets te maken, mechanisch gekoppelde peptiden of MIP’s genoemd, gebruikten de onderzoekers genetische manipulatie om individuele aminozuren te manipuleren in een natuurlijk voorkomend lasso-peptide, microcin J25, en het peptide te sturen om zichzelf in nieuwe vormen te assembleren.

Ze omzeilden ook de behoefte aan de agressieve oplosmiddelen en metaalionen die worden gebruikt bij het bouwen van vergelijkbare synthetische moleculaire architecturen, het werk dat de focus was van de 2016 Nobelprijs voor de chemie. Dit werk, dat gebruik maakt van een single-pot-protocol in water, maakt gebruik van minimale controle over het eigen vormvindingsprogramma van de peptiden om een ​​geheel nieuwe klasse van technologie te creëren.

“Het bouwt echt een brug tussen de biologische wereld,” zei Link, “en wat tot nu toe de speeltuin van de synthetische chemie was.” In technische termen toont de studie aan dat microcine J25 lasso-peptiden worden omgezet in a [2]catenaan, een rotaxaan, a [c2]daisy chain en een dubbele lasso macrocycle.