ナノサイズのジョーズは、より強力なセンサーと診断ツールにつながる可能性があります

Published on July 21, 2008 at 2:11 PM

バークレー研究所の科学者たちは、半分に折ると、その顎の間に亜鉛分子、タンパク質は生命の重要な機能を行う方法模倣した、初の偉業をトラップすることができるナノサイズの合成高分子のバンドルを開発しました。

合成構造蛋白質のようなもっと。科学者は、より頑丈で長持ちするセンサや医薬品のためにドアを開き、開発の亜鉛をターゲットとするナノサイズのポリマーバンドルを作成している。この回路図では、ペプトイド二ヘリックス束クランプは、所定の位置に分子をロックする、紫色で、亜鉛分子にシャットダウンします。

合成高分子から説得タンパク質のような機能の科学者の成功は、非天然素材の耐久性を持つタンパク質の精度を組み合わせたナノ構造の開発に向けた最初のステップです。自然の基準から、非常に原始的ですが、それらのポリマーのバンドルには、過酷な環境で動作可能な高精度のセンサーにつながる、または疾患を標的とする医薬品、今日の治療よりも最後のはるかに長いことができる。

"我々は、機能的、安定的なナノ構造を開発するために私達のガイドとしての性質を使用している、"バークレー研究所の分子ファウンドリーの生物学的ナノ構造施設の施設長であるロンZuckermannは言った。 Zuckermannは彼が薬化学の教授の研究室の物理バイオサイエンス部門とカリフォルニア大学サンフランシスコ校、のビョン哲リーとタミーチュー研究所材料科学部門の、とケンディルと折り畳み式のポリマーバンドルを開発した。

"我々は、まだまだ長い道のりがありますが、究極の目標は、多様な条件下で機能する有用なナノ構造材料を作ることです、"Zuckermannは言った。

それは、Zuckermannらは、タンパク質をエミュレートするために作業していることも不思議ではありません。何百万年という進化は、比類のない分子認識と触媒機能と、それらを吹き込んだている。つだけ - - 分子の種類のタンパク質は選択的にいずれかで結合する能力を持っている。彼らはまた、そのようなちょうど良い場所でDNA鎖を切断すると、信じられないほど正確な化学変換を開始する。科学者はこれを活用できる​​場合はレーザーのような能力をターゲットに、彼らは病気を攻撃し、化合物を検出するための非常に強力な方法の素質を持っている。

しかし、ヒッチがあります。タンパク質は、高精度で自慢何、彼らは耐久性と安定性に欠けている。彼らは、狭い温度や酸性度の範囲に限定している。彼らは水のソリューションを必要とする。そして彼らは時間の経過とともに低下する。これらの欠点は、それらの有用性を制限する。科学者たちはすでに分子レベルでの病態を標的とするタンパク質を使用していますが、タンパク質はその有効性を抑制し、時間の経過とともに低下する。同様に、タンパク質ベースのセンサーは有害な汚染物質をスニッフィングで比類のないであろう、しかしそれは、高温、低温、または乾燥した状態で動作することができないだろう。

"我々の目標は、タンパク質の"触媒作用と分子認識機能を活用し、より頑丈で劣化を招きにくく、材料にそれらを追加することです、"Zuckermannは言った。 "タンパク質は、正確にアミノ酸の線形ポリマー鎖を折られている。非天然アミノ酸を結合して同様のポリマー鎖をしてしまいましたので、私たちは、思った?"

特に、彼の研究チームはペプトイドと呼ばれる高分子のタンパク質のようなチェーンで動作します。ペプトイドは、自然が複雑な蛋白質を形成するために使用するペプチドを模倣する合成構造になっています。代わりにタンパク質を構築するためにペプチドを使用する代わり、しかし、Zuckermannのチームは、タンパク質のように動作合​​成の構造を構築するためにペプトイドを使用するために努めています。

彼らの最初の進出が期待されている。らせん構造:前作では、これらの旧式ペプトイド、人は慎重に自然界で最も有用なビルディングブロックの一つに、一度に単量体を置いた。彼らはまた、中央にある非構造化セグメントを使用して2つのらせん構造をリンク。そして彼らは、タンパク質が作業を実施するために使用する形状の変化を模倣し、半分にこの二ヘリックス束を折ることができた。

しかし構造は、タンパク質が、同じように分子をターゲットとすることが可能トリックのいずれかの操作を行うことができなかった。それは、この関数を与えるために、科学者は亜鉛を結合するために着手した。金属は、そのようなDNAの認識などの多くの基本的な生物学的プロセスを、駆動しているため彼らは、亜鉛を選んだ。彼らは亜鉛をトラップするペプトイドベースのヘリックス束を得ることができれば、それらは、正常タンパク質によって行わ馬車馬タスクを模倣しているだろう。

この飛躍を、彼らは正確に両端に配置されている亜鉛結合残基でらせん状のバンドルを開発した。彼らはまた、バンドルは、代わりに亜鉛を捕捉し、半分に折るときに科学者が測定するために許可され、両端に蛍光タグを追加しました。システムは働いた:いくつかのケースでは、バンドルには、鋼のトラップのような亜鉛を捕獲した。それはより容易に亜鉛をスネアように研究者は微調整、構造を亜鉛結合残基の位置と数を変化させる。

"それはチームの努力の成果です。亜鉛の結合は、両方のヘリックスの貢献を必要とし、亜鉛が所定の位置に固定されたそれをロック、フォールドを安定化、"Zuckermannは言った。 "これは自然を模倣しようとする化学の勝利です。それは、非天然の折り畳まれた高分子材料に、そのような分子認識や触媒などの生物学的機能を、追加するためにできることの第一歩です。"

将来的には、Zuckermannらは、2つのヘリックスよりもはるかに安定倍を生成する3つのヘリックスを、使用して、より複雑な構造を構築するために願っています。科学者の研究はと題する研究で詳述されている"バイオミメティックナノ構造体:二つ折り血のつながっていないポリマーの高親和性亜鉛結合部位の作成"American Chemical Societyのジャーナルの2008年7月9日号で報告された。研究はエネルギー省によって部分的にサポートされていました。

Last Update: 9. October 2011 18:22

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