Открытие новой сверхмощной молекулы

Когда ученые открыли ДНК и научились ею управлять, произошла революция не только в науке, но и в обществе. Сегодня исследователи и медицинская промышленность регулярно создают искусственные структуры ДНК для многих целей, включая диагностику и лечение заболеваний.

Теперь международная исследовательская группа сообщает, что создала мощную супермолекулу, способную произвести дальнейшую революцию в науке.

Работа опубликована в Nature Communications. Авторы из Университета Южной Дании (Дания), Кентского государственного университета (США), Копенгагенского университета (Дания), Оксфордского университета (Великобритания) и ATDBio (Великобритания). Ведущими авторами являются Ченгуанг Лу, доцент Университета Южной Дании, и Ханбин Мао, профессор Кентского государственного университета, США.

Новое поколение нанотехнологий

Исследователи описывают свою супермолекулу как союз ДНК и пептидов.

ДНК — одна из важнейших биомолекул, как и пептиды; пептидные структуры используются в том числе для создания искусственных белков и различных наноструктур.

«Если вы объедините эти две вещи, как у нас, вы получите очень мощный молекулярный инструмент, который может привести к следующему поколению нанотехнологий; это может позволить нам создавать более совершенные наноструктуры, например, для обнаружения заболеваний», — говорит автор корреспонденции Ченгуанг Лу, доцент кафедры физики, химии и фармации Университета Южной Дании.

Причина болезни Альцгеймера

По мнению исследователей, еще одним примером является то, что этот брак пептидов с ДНК может быть использован для создания искусственных белков, которые будут более стабильными и, следовательно, более надежными в работе, чем природные белки, которые уязвимы для тепла, ультрафиолета, химических реагентов, и т. д.

«Нашим следующим шагом будет исследование того, можно ли использовать его для объяснения причины болезни Альцгеймера, виновниками которой являются неисправные пептиды», — говорит другой автор, Ханбин Мао, профессор химии и биохимии Кентского государственного университета.

В исследовательской работе сообщается о механических свойствах новой структуры, состоящей из трехцепочечных структур ДНК и трехцепочечных пептидных структур. Это может показаться простым, но это далеко не так.

Левый и правый в природе

Редко в природе ДНК и пептидные структуры химически связаны, как эта новая структура.

В природе они часто ведут себя как кошки и собаки, хотя некоторые ключевые взаимодействия необходимы для любых живых организмов. Одной из возможных причин этого является их так называемая хиральность, которую иногда также называют хиральностью.

Все биологические структуры, от молекул до тела человека, имеют фиксированную хиральность; подумайте о нашем сердце, которое всегда расположено в левой части нашего тела. ДНК всегда правосторонняя, а пептиды всегда левосторонние, поэтому попытка их объединения — очень сложная задача.

Изменение слева направо

• «Представьте, что вы хотите сложить две руки, сопоставив каждый палец, при этом обе ладони смотрят в одном направлении. Вы обнаружите, что это невозможно сделать. Вы можете сделать это только в том случае, если сможете обманом заставить свои две руки иметь одинаковую хиральность», — говорит Ханбин Мао.
• Это то, что сделала исследовательская группа; обманул хиральность. Они изменили хиральность пептида слева направо, чтобы он соответствовал хиральности ДНК и работал с ней, а не отталкивал ее.
• «Это первое исследование, показывающее, что хиральность ДНК и пептидных структур может сообщаться и взаимодействовать при изменении их хиральности», — говорит Ченгуанг Лу.

Так почему у нас есть левая и правая рука?

Исследователи сообщают, что они первыми дали ответ на вопрос, почему биологический мир хиральный:

«Ответ — энергия: для поддержания хирального мира требуется наименьшая энергия, поэтому он наиболее стабилен», — говорит Ханбин Мао.

Другими словами: Природа всегда будет стремиться тратить как можно меньше энергии.

Источник

Метки: Биохимия