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Posted in | Bionanotechnology

ナノテクノロジーを用いた化学反応の力学的制御

Published on September 18, 2010 at 12:47 AM

UCLAの物理学者は、機械的に化学反応を制御する重要なステップ、ナノテクノロジーにおける重要な進歩、UCLAの物理学教授ジョヴァンニZocchiと同僚のレポートをとっている。

セル内の化学反応は、反応速度を上げることのタンパク質分子である酵素によって触媒される。各タンパク質は、特定の反応を触媒する。化学反応では、2つの分子が衝突し、交換原子、酵素は第三者であり、"反応の助産師。"

しかし、分子が発生する反応のための特定の方法で衝突する必要があります。酵素は、それらが"正しい"方法で衝突を強いて、分子と線それらを結合する、分子は原子を交換する確率がはるかに高いですので。

"だけではなく、分子が何を見てから、我々は機械的にそれらとprodができる、"Zocchi、研究の年長の著者だ。

そのためには、Zocchiと彼の大学院生、チャオ湯TsengさんとAndrew Wangは、酵素にDNAから作られた制御可能な分子バネを装着。春は、人間の髪の毛の直径よりも約10,000倍小さい。彼らは機械的に酵素のオンとオフと化学反応が起こるどのく​​らいの速を制御することができます。彼らの最新の研究では、彼らは酵素の3つの別々の場所で分子バネを装着し、機械的に反応のさまざまな具体的な手順に影響を与えることができた。

彼らは、ジャーナルEurophysicsの手紙で、7月に欧州物理学会の出版物を、自分の研究を発表した。

"我々は、さまざまな方法で酵素を強調した、"Zocchiは言った。 "我々は、分子をこの方法またはその方法を強調するの化学反応への影響を測定することができます。異なる場所に分子を強調異なる応答を生成する。あなたが一箇所で分子バネ接続する場合、何も多くの化学反応に起こらないが、別の場所に添付し、化学反応の一歩に影響を与える。次に、3位にそれを添付し、この化学反応で別のステップに影響を与える。"

Zocchi、ツェンと王は、化学反応の速度を研究し、それらが別の場所で酵素に機械的応力を適用される反応のステップに何が起こったのか詳細に報告した。

Zocchiは言った、"反応速度への影響は、いるのか - - と適用されるタンパク質の構造研究の50年の肩の上に立って、我々はどのような力の問題は、特に、動力学で構造記述を越えて見えた"。

に関する第2論文では、Zocchiと彼の同僚は、長年の物理学のパズルを解くの驚くべき結論に達した。

するときに一曲がる縦方向にそれを圧縮することでストレート木の枝やまっすぐな棒、最初の分岐または棒はまっすぐのままで、特定の重要な力を超過するまで曲げることはありません。重要な力で、それは少し曲げていない - それは突然バックルと曲がるたくさん。

"この現象はよく一般的にかなりまっすぐである。弓を文字列にヘーゼルナッツブッシュの枝から、たとえば弓を、なされたすべての子に知られている、、あなたはそれをバックルにそれを強く下に押す必要がありますが、一度それが曲がっていますあなただけなので、それを保つために小さな力を必要とする、"Zocchiは言った。

それが急激に曲げるとUCLAの物理学者は、彼らのDNA分子バネの弾性エネルギーを研究した。

"このような短い二本鎖DNA分子は、棒にやや似ていますが、このスケールでのDNAの弾力性が知られていなかった、"Zocchiは言った。 "DNA分子バネは酵素に作用される力とは何ですか?我々は、この質問に答えている。

"我々は、我々はこの分子を曲げるときは、質的な違いがある重要な力がある。これは、キンクを持つことにスムーズに曲​​がっているから行く。このDNA分子と同様の分岐があるか見つける分子が木の枝のようなものとこの点でロッドを使用すると、少ししきい値を下回るだけであれば、システムは動作の種類を持っている;。。あなたは少しのしきい値力を超えるだけなら、動作が全く異なっている成果は、直接測定することでしたこのストレス分子の弾性エネルギーは、と弾性エネルギーからキンクの特徴となっています。"

この研究の共著者はUCLAの物理学の大学院生ハオ屈原、チャオ湯Tsengさんと龍王とUCLAのカリフォルニアナノシステム研究所のメンバーである化学、生化学アレキサンダーレヴァイン、UCLAの准教授です。研究はまた、ジャーナルEurophysicsの手紙で、4月に出版された。

"我々は現在、不安定のための弾性エネルギーのしきい値が何であるか、特定のDNA分子のために測定することができる、"Zocchiは言った。 "私はこの重要な現象の美しさを参照してください。どのようにそれは同じ原理で木の枝にと分子に適用されること?しかし、それが行うことが可能です。物理学の本質は非常に異なるように見えるシステムで共通の動作を発見された。"

Zocchiの研究は、医学と他のフィールドのためのアプリケーションを持っているかもしれないが、彼は、知識自体の進歩を強調している。

"我々の知識に追加し、離れて将来のアプリケーションの値から、私たちの世界を理解するのに役立つ科学の価値がある"と彼は言った。 "私は私が貢献できるのはなぜではなく、別のより特定の問題を勉強?おそらく画家は、特定の景観を選ぶのと同じ理由で考えるところ私は、面白いことの問題を検討する。おそらく、我々はそこに美しさを参照してください。"

ソース: http://www.ucla.edu/

Last Update: 3. October 2011 06:37

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