Grupa doktora Bartosza Lewandowskiego z University of Manchester postawiła kolejny krok w kierunku stworzenia technologii, która przejmie umiejętności rybosomów - kompleksu białek z kwasami nukleinowymi służącego organizmowi do łączenia ze sobą aminokwasów i produkcji białek. Jak donosi magazyn Science, zespół badawczy zaprojektował sztuczną, mikroskopijną molekułę, która krąży wzdłuż molekularnej nici, zbierając po drodze aminokwasy, które blokują jej drogę. Następnie łączy ona aminokwasy w białko o ściśle zdefiniowanej i ustalonej wcześniej strukturze w ilościach miligramowych.
Chemiczna struktura robotycznego rybosomu (nazwany: Rotaxan 1) jest oparta na rotaksanie, w którym molekularny pierścień jest owinięty wokół mikro osi. Pierścień niesie grupę tiolową, która usuwa aminokwasy w kolejności „od nici” i następnie przenosi je na wydłużany koniec, w miejsce specyficznego łączenia chemicznego. Ten proces pozwala na wytworzenie miligramowych ilości białka o ściśle ustalonej budowie, którą można potwierdzić dzięki tandemowej spektrometrii masowej. Synteza została zaprezentowana z udziałem około 1018 maszyn działających równolegle.
Do tej pory sztuczne mikromaszyny były wykorzystywane do przechowywania informacji i wykonywania pracy mechanicznej. Inne były zaprojektowane do syntez polimerowych, włączania i wyłączania czynności katalitycznej komórek lub zmiany wydajności reakcji.
Rotaxan 1 to pierwszy, lecz ciągle bardzo prymitywny analog rybosomu. Pierwsza generacja, jaką opracował polski naukowiec, cechuje się wolną kinetyką działania (mija około 12 godzin, aby stworzyć wiązanie peptydowe, w porównaniu do 15-20 wiązań, jakie tworzą rybosomy w trakcie sekundy). Te badania pokazują, że istnieje technologia, która pozwala stworzyć urządzenie i jego zastosowanie może być szeroko rozpowszechnione i wprowadzone w innego typu bio-urządzeniach czy reakcjach chemicznych.
Badania pokazały, że małe molekularne maszyny mogą być zaprojektowane do wykonywania takich zadań samodzielnie. Jednak ich działanie ciągle cechuje mała wydajność. W obecnej sytuacji konfiguracja robotycznego rybosomu pozwala na połączenie tylko trzy aminokwasy, lecz kolejne jej etapy dotyczące tworzenia sprawniejszych układów syntetyzujących dużo bardziej skomplikowane cząstki, takie jak proteiny, polisacharydy czy polimery są już zaplanowane.
Przeczytaj również:
Krzysztof Słomiak
portal Biotechnologia.pl
Źródła: www.sciencemag.org (SCIENCE VOL 339) - Sequence-Specific Peptide Synthesis by an Artificial Small-Molecule Machine
KOMENTARZE