Wetenschap

Moleculaire machine gemaakt in Manchester

Moleculaire machine gemaakt in Manchester

Veel wetenschappers nemen een natuurlijke structuur als voorbeeld en proberen deze mechanisch na te bootsen en uiteindelijk toe te passen op industriële fabricage, geneeskunde, transport en ons dagelijks leven. David Leigh, een professor in de School of Chemistry bij de Universiteit van Manchester, is een van deze wetenschappers, maar het bijzondere hier is dat hij zijn project op moleculaire schaal uitvoerde. Volgens het mechanisme van eiwitsynthese in elke eukaryote cel, Professor Leigh en zijn team creëerde met succes een machine op nanoschaal die moleculen gebruikt als bouwstenen om grotere moleculen te bouwen. Het apparaat heeft een totale lengte van slechts enkele nanometers, dus je kunt het niet met 'ongewapende' ogen zien. Het onderzoek is gepubliceerd in “Wetenschap”.

“De ontwikkeling van deze machine die moleculen gebruikt om moleculen te maken in een synthetisch proces is vergelijkbaar met de robotassemblagelijn in autofabrieken. Dergelijke machines zouden er uiteindelijk toe kunnen leiden dat het proces van het maken van moleculen veel efficiënter en kosteneffectiever wordt. ”Professor Leigh uitgelegd. "Dit komt ten goede aan allerlei productiegebieden, aangezien veel door de mens gemaakte producten op moleculair niveau beginnen. We zijn bijvoorbeeld momenteel onze machine aan het aanpassen om medicijnen zoals penicilline te maken."

Normaal gesproken wordt de informatie voor eiwitsynthese opgeslagen in de DNA moleculen. Om het proces van het bouwen van het gecodeerde eiwitmolecuul te starten, de informatie erin DNA wordt gekopieerd RNA molecuul, dat dient als transporteur. De RNA molecuul wordt vervolgens overgebracht naar het ribosoom, waar de eiwitsynthese begint op basis van de informatie die door wordt geleverd RNA.

De moleculaire machine gebruikt precies het ribosoom als voorbeeld. De kern is een moleculair spoor met bouwstenen langs dat spoor. Een nano-ring beweegt langs de as en pikt die blokken op, rangschikt en verbindt ze in een specifieke volgorde om het vereiste molecuul te bouwen.

In eerste instantie wordt de ring geleid door koperionen. De ring beweegt langs de as totdat deze een omvangrijke groep bereikt. Daarna een "reactieve arm”Begint te werken terwijl het de bulk van de baan losmaakt en doorstuurt naar een andere locatie op de machine. Dit regenereert de actieve plaats op de arm waardoor de ring langs de as kan bewegen totdat deze de volgende bouwsteen bereikt. Het volgende blok wordt overgebracht naar dezelfde plaats waar het vorige blok werd toegevoegd, waardoor de nieuwe structuur langer wordt en een groter polymeermolecuul ontstaat. Als alle bouwstenen van het spoor zijn verwijderd, wordt de ring losgemaakt en stopt het bouwen.

[Afbeeldingsbron: Universiteit van Manchester]

'Het ribosoom kan in elkaar passen 20 bouwstenen een seconde tot aan 150 zijn gelinkt. Tot nu toe hebben we onze machine alleen gebruikt om aan elkaar te koppelen 4 blokken en het duurt 12 uren om elk blok te verbinden. Maar je kunt het assemblageproces massaal parallel lopen: we gebruiken al een miljoen miljoen miljoen (1018) van deze machines die parallel in het laboratorium werken om moleculen te bouwen. " David Verklaarde Leigh. “De volgende stap is om de machine te gaan gebruiken om geavanceerde moleculen te maken met meer bouwstenen. Het potentieel is dat het moleculen kan maken die nog nooit eerder zijn gezien. Ze zijn niet gemaakt in de natuur en kunnen niet synthetisch worden gemaakt vanwege de processen die momenteel worden gebruikt. Dit is een zeer opwindende mogelijkheid voor de toekomst. "


Bekijk de video: THE FURBY ORGAN, A MUSICAL INSTRUMENT MADE FROM FURBIES (Augustus 2021).