Новости химической науки > Ротаксан моделирует работу рибосомы

Список молекулярных машин пополнился новой системой, идея которой, как обычно, была позаимствована у природы – в данном случае прототипом послужила природная молекулярная машина, способствующая объединению аминокислот в пептид.

Несмотря на то, что пока еще производительность новой системы не может сравниться с производительностью рибосомы, в перспективе она может оказаться полезной для получения многокомпонентных полимеров.

Является ли сборка пептида процессом механическим или химическим? (Рисунок из: Science, 2013, DOI: 10.1126/science.1229753)

Целью исследовательского проекта, над выполнением которого работала группа Дэвида Лейга (David Leigh) было молекулярное моделирование рибосомы, клеточной машины, вовлеченной в сборку белков. Лейг подчеркивает, что новая система разработана для доказательства принципа работы молекулярной машины, и не является искусственной альтернативой рибосомы, особенно благодаря тому, что модель гораздо медленнее своего природного аналога – она вводит в пептид три аминокислотных остатка за 36 часов, в то время как рибосома обеспечивает присоединение к цепи растущего белка 15-20 аминокислотных остатков в секунду.

Система, разработанная в группе Лейга, представляет собой ротаксан – механически связанные системы, состоящие из макроцикла и продетой в него цепи с объемными концевыми группами. Ось ротаксана Лейга связана с тремя аминокислотными остатками, еще три аминокислотных остатка связана с макроциклом-бегунком. Одним из аминокислотных остатков представляет собой цистеин, в состав которого входит серосодержащая тиольная группа.

При нагревании системы тиольная группа способствует отрыву аминокислоты от оси и переносу этой аминокислоты на конец аминокислотной цепи, связанной с макроциклом. Затем макроцикл может переместиться по оси и проделать ту же операцию с двумя оставшимися аминокислотами. Соскальзывание макроцикла с оси и отщепление вновь сформированной пептидной цепи позволяет получить гексапептид.

Специалист по физической органической химии Алан Рован (Alan Rowan) заявляет, что эта работа Лейга является одним из его лучших достижений – это первый пример, демонстрирующий то, как ротаксан выполняет ряд последовательных операций, и это является существенным достижением в химии и дизайне молекулярных машин.

В перспективе Лейг планирует различные способы модификации нового устройства, включая увеличение числа аминокислот, которые можно будет объединить в растущую цепь, заявляя, что достаточно интересно будет следить за особенностями формирования третичной структуры пептида в процессе его синтеза.

Источник: Science, 2013, DOI: 10.1126/science.1229753

метки статьи: #биохимия, #молекулярные устройства, #нанотехнологии, #органическая химия