ماکروسیکلهای تاشو که خود ساخته اند و دارای تقارن کم هستند – ScienceDaily


مولکول های متشکل از چندین زیر واحد تکرار ، معروف به مونومر ، که ممکن است در ساختار شیمیایی آنها متفاوت باشد یا نباشد ، به عنوان ماکرومولکول ها یا پلیمرها طبقه بندی می شوند. در طبیعت ، نمونه هایی وجود دارد ، از جمله پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ، که پایه و اساس همه سیستم های بیولوژیکی هستند. پروتئین ها نه تنها اساس عناصر ساختاری سلول ها را تشکیل می دهند ، بلکه به عنوان آنزیم نیز عمل می کنند – که اساساً تمام تغییرات شیمیایی بی شماری را که در سیستم های زنده اتفاق می افتد ، کاتالیز می کنند. در مقابل ، اسیدهای نوکلئیک مانند DNA و RNA به عنوان ماکرومولکول های اطلاعاتی عمل می کنند. DNA اطلاعات ژنتیکی سلول را ذخیره می کند ، که به طور انتخابی در مولکول های RNA کپی می شود که نقشه هایی برای سنتز پروتئین ارائه می دهد. علاوه بر این ، زنجیره های بلند متشکل از واحدهای قندی ، ذخایر انرژی را به صورت گلیکوژن فراهم می کنند که در کبد و عضلات ذخیره می شود. همه این کلاسهای متنوع مولکولهای پلیمری یک نکته مشترک دارند: آنها خود به خود به هم می خورند و به شکلهای مکانی مشخص تبدیل می شوند ، مانند مارپیچ مضاعف شناخته شده DNA ، که در بیشتر موارد برای عملکردهای بیوشیمیایی آنها ضروری است.

پروفسور ایوان هوک (بخش داروسازی ، LMU) جنبه هایی از فرایندهای خود سازماندهی را مطالعه می کند که به ماکرومولکول ها اجازه می دهد اشکال خاص تا شده ای داشته باشند. ساختارهای مولکولی یافت شده در طبیعت مدل هایی را برای وی فراهم می کند که وی سعی دارد با آزمایش مولکولهای غیرطبیعی که نه پروتئین هستند ، نه اسیدهای نوکلئیک و نه قند ، ویژگی های آنها را در آزمایشگاه تولید کند. به طور خاص ، او از ابزارهای شیمی مصنوعی برای شفاف سازی اصول اساسی خودسازمانی استفاده می کند – با ساختن مولکول هایی که به طور صریح برای جمع شدن به اشکال از پیش تعیین شده طراحی شده اند. او با شروع از مونومرهایی که گروهش تولید کرده است ، با تولید تک به تک مونومرها برای تولید ماکرومولک خورده ، قصد دارد آنچه را “پوشه” می نامد تولید کند.

سازه هایی با تقارن درجه پایین

هوك گفت: “روش طبیعی برای بدست آوردن ساختار پیچیده پروتئین ها استفاده از انواع مختلف مونومرها به نام آمینو اسیدها است.” “و روش عادی اتصال آمینو اسیدهای مختلف به ترتیب صحیح ، اتصال یک به یک آنهاست.” توالی اسید آمینه حاوی اطلاعات تاشو است که اجازه می دهد توالی های مختلف پروتئین به روش های مختلف جمع شوند.

هاك گفت: “اما ما چیزی غیر منتظره و دیدنی پیدا كردیم.” او و همکارانش در مونیخ ، گرونینگن ، بوردو و برلین از مونومرهای حاوی گوگرد آلی برای تولید ماکرومولک های حلقوی خود به خود حلقوی با شکل پیچیده استفاده کردند ، همانطور که با تقارن پایین درجه آنها مشخص است ، بدون اینکه به توالی خاصی نیاز داشته باشد. ماکرومولکول ها خود سنتز می شوند – هیچ شرط اضافی مورد نیاز نیست. هاك گفت: “ما فقط یك نوع مونومر را داخل فلاسك قرار داده و منتظر می مانیم.” “این یک نمونه واکنش پلیمریزاسیون است ، اما پلیمرهای یک مونومر منفرد معمولاً اشکال پیچیده ای ندارند و رشد آنها با طول دقیق زنجیره متوقف نمی شود.”

برای کنترل بیشتر واکنش ، محققان یا از یک مولکول مهمان کوچک یا از یون فلز استفاده کردند. تنظیم کننده به ماکرومولکول در حال رشد متصل می شود و باعث می شود که مونومرها در اطراف آن قرار بگیرند. با انتخاب تنظیم کننده ای با ویژگی های مناسب ، نویسندگان مطالعه جدید توانستند ساختارهایی با تعداد زیرواحدهای از پیش تعیین شده ایجاد کنند. ماکرومولک های حلقوی تقارن کمی را نشان می دهند. برخی از آنها شامل 13 ، 17 یا 23 زیر واحد است. از آنجا که 13 ، 17 و 23 اعداد اول هستند ، اشکال تاشو مربوطه درجات تقارن کم را نشان می دهند.

مدل فرآیندهای بیولوژیکی و صنعتی

علاقه به روشن ساختن چنین مکانیزم هایی محدود به حوزه تحقیقات بنیادی نیست. هوک و همکارانش امیدوارند که رویکرد آنها منجر به تولید پلاستیک های طراح شود. پلیمرهای معمولی معمولاً از مخلوط مولکولهایی تشکیل شده اند که از نظر طول متفاوت هستند (یعنی تعداد مونومرهای موجود در آن). این ناهمگنی بر خصوصیات فیزیکی آنها تأثیر می گذارد. بنابراین انتظار می رود توانایی سنتز زنجیره های پلیمری با طول دقیق و یا هندسه منجر به ایجاد موادی با رفتار جدید و جالب شود.

علاوه بر این ، پوشه هایی مانند آنهایی که اکنون سنتز شده اند شباهت ساختاری نزدیک به بیوپلیمرها را نشان می دهند. بنابراین ، آنها یک سیستم مدل ایده آل ارائه می دهند که در آن می توان خواص پروتئین ها را مطالعه کرد. هر پروتئین از یک توالی خطی خاص (یعنی شاخه ای) از اسیدهای آمینه تشکیل شده است که “ساختار اولیه” آن را تشکیل می دهد. اما بیشتر زنجیره های اسید آمینه به زیرسازی های محلی مانند مقاطع مارپیچی یا رشته های موازی که می توانند ورق تشکیل دهند ، جمع می شوند. این واحدها ساختار ثانویه پروتئین را نشان می دهند. اصطلاح “ساختار سوم” به یک زنجیره تک کاملاً تا شده اطلاق می شود. این به نوبه خود می تواند با زنجیره های دیگر تعامل داشته و یک واحد عملکردی یا ساختار چهارم را تشکیل دهد.

هدف نهایی Huc تقلید از مکانیسم های پیچیده بیولوژیکی با استفاده از پیش سازهای مصنوعی ساختاری تعریف شده است. او می خواهد درک کند که مثلاً آنزیم ها پس از سنتز در سلول ها ، به فرم درست و فعال بیولوژیکی تبدیل می شوند. مولکول هایی که می توان به طور دقیق ویژگی های آنها را در آزمایشگاه کنترل کرد ، مدل های ایده آلی را برای طراحی پاسخ ها ارائه می دهند و شاید فراتر از خود آنزیم ها باشند.

منبع تاریخچه:

مواد تهیه شده توسط دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیانس در مونیخ. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*