[ad_1]

ماکروسیکلت های خود ساخته با تقارن کم

دو نمای از زنجیره اصلی ساختار بلوری یک 23mer کاملاً غیر مولکولی ، که خود به خود توسط یک مونومر تشکیل می شود. اعتبار: گروه Huc

سنتز و خود سازماندهی ماکرومولکولهای بیولوژیکی برای زندگی روی زمین ضروری است. شیمی دانان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان در مونیخ اکنون از بروز خود به خودی ماکرومولکول های حلقه ای شکل پیچیده با تقارن کم درجه در آزمایشگاه خبر می دهند.

مونومرها ، مولکولهای متشکل از چندین زیر واحد تکرار شونده ، که ممکن است از نظر ساختار شیمیایی متفاوت باشند یا نباشند ، به عنوان مولکولهای ماکرو 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 کاتالیز بی شماری از تغییرات شیمیایی رخ داده در سیستم های زنده است.

در مقابل ، اسیدهای نوکلئیک مانند DNA و RNA به عنوان ماکرومولکول های اطلاعاتی عمل می کنند. DNA اطلاعات ژنتیکی سلول را که به طور انتخابی در مولکول های RNA کپی می شود و نقشه هایی برای سنتز پروتئین تهیه می کند ، ذخیره می کند. 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 در اختیار او قرار می دهد که وی سعی دارد با آزمایش مولکولهای غیرطبیعی که نه پروتئین هستند ، نه اسیدهای نوکلئیک هستند و نه قند ، خواص آنها را در آزمایشگاه تولید کند. به طور خاص ، وی از ابزارهای شیمی مصنوعی برای شفاف سازی اصول اساسی خود سازماندهی استفاده می کند – با ساختن مولکولهایی که به طور صریح برای جمع شدن به شکلهای از پیش تعیین شده طراحی شده اند. وی با شروع از مونومرهایی که گروه وی تولید کرده است ، متعهد می شود با جمع آوری مونومرها یک به یک و تولید یک ماکرو مولکول تا شده ، 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 معمول پیوند آمینو اسیدهای مختلف به ترتیب صحیح ، پیوند دادن آنها یک به یک است.” توالی اسید آمینه حاوی اطلاعات تاشو است که اجازه می دهد توالی های مختلف پروتئین به روش های مختلف جمع شوند.

هاك می گوید: “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 نمونه ای از 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 ، دانشمندان 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 آمینو اسیدی خطی (یعنی شاخه ای) خاص تشکیل شده است که “ساختار اولیه” آن را نشان 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 آل برای تهیه پاسخ ها و شاید فراتر از خود آنزیم ها ارائه می دهند.

این مطالعه در شیمی طبیعت.


محققان از نور برای طراحی زنجیره های خاص مولکولی استفاده می کنند


اطلاعات بیشتر:
Charalampos G. Pappas و همکاران ظاهر پوشه ها با تقارن کم مونومرهای منفرد ، شیمی طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41557-020-00565-2

تهیه شده توسط دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان در مونیخ

نقل قول: ایجاد ماکروسیکلت های تاشو خود ساخته با تقارن کم (2020 ، 23 نوامبر) در 23 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11- Self-constructed-macrocycles-symmetry.html بازیابی شده است

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.



[ad_2]

منبع: moshaverh-news.ir

ایندکسر