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Molekulare Maschine Erstellt in Manchester

Molekulare Maschine Erstellt in Manchester


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Viele Wissenschaftler nehmen eine natürliche Struktur als Beispiel und versuchen, sie mechanisch nachzubilden und sie schließlich auf die industrielle Fertigung, die Medizin, den Transport und unseren Alltag anzuwenden. David Leigh, ein Professor in der Schule für Chemie Bei der Universität von Manchesterist einer dieser Wissenschaftler, aber das Besondere dabei ist, dass er sein Projekt auf molekularer Ebene durchgeführt hat. Nach dem Mechanismus der Proteinsynthese in jeder eukaryotischen Zelle, Professor Leigh und sein Team hat erfolgreich eine nanoskalige Maschine entwickelt, die Moleküle als Bausteine ​​verwendet, um größere Moleküle aufzubauen. Das Gerät hat eine Gesamtlänge von nur wenigen Nanometern, sodass Sie es nicht mit „unbewaffnetem“ Auge sehen können. Die Forschung wurde veröffentlicht in “Wissenschaft”.

„Die Entwicklung dieser Maschine, bei der Moleküle zur Herstellung von Molekülen in einem Syntheseverfahren verwendet werden, ähnelt der Robotermontagelinie in Autofabriken. Solche Maschinen könnten letztendlich dazu führen, dass Moleküle viel effizienter und kostengünstiger werden. "Professor Leigh erklärte: "Dies wird allen Arten von Fertigungsbereichen zugute kommen, da viele künstliche Produkte auf molekularer Ebene beginnen. Beispielsweise modifizieren wir derzeit unsere Maschine, um Medikamente wie Penicillin herzustellen."

Normalerweise werden die Informationen für die Proteinsynthese in der gespeichert DNA Moleküle. Um den Prozess des Aufbaus des kodierten Proteinmoleküls zu starten, müssen die Informationen darin enthalten sein DNA wird auf kopiert RNA Molekül, das als Transporter dient. Das RNA Das Molekül wird dann auf das Ribosom übertragen, wo die Proteinsynthese auf der Grundlage der von gelieferten Informationen beginnt RNA.

Die molekulare Maschine verwendet genau das Ribosom als Beispiel. Der Kern ist eine molekulare Spur mit Bausteinen entlang dieser Spur. Ein Nanoring bewegt sich entlang der Achse und nimmt diese Blöcke auf, ordnet sie an und bindet sie in einer bestimmten Reihenfolge, um das erforderliche Molekül aufzubauen.

Der Ring wird zunächst von Kupferionen geführt. Der Ring bewegt sich entlang der Achse, bis er eine sperrige Gruppe erreicht. Danach ein „reaktiver Arm”Startet den Betrieb, indem es die Masse von der Strecke löst und an eine andere Stelle auf der Maschine weiterleitet. Dadurch wird das aktive Zentrum am Arm regeneriert, wodurch sich der Ring entlang der Achse bewegen kann, bis er den nächsten Baustein erreicht. Der nächste Block wird an dieselbe Stelle übertragen, an der der vorherige Block hinzugefügt wurde, wodurch die neue Struktur verlängert und ein größeres Polymermolekül erzeugt wird. Wenn alle Bausteine ​​von der Schiene entfernt sind, wird der Ring gelöst und das Gebäude stoppt.

[Bildquelle: Universität von Manchester]

„Das Ribosom kann zusammengesetzt werden 20 Bausteine ​​eine Sekunde bis zu 150 sind verbunden. Bisher haben wir unsere Maschine nur zum Verbinden verwendet 4 blockiert und es dauert 12 Stunden, um jeden Block zu verbinden. Aber Sie können den Montageprozess massiv parallelisieren: Wir verwenden bereits eine Million Millionen (1018) dieser Maschinen arbeiten parallel im Labor, um Moleküle aufzubauen. “ David Erklärte Leigh. „Der nächste Schritt besteht darin, mit der Maschine hochentwickelte Moleküle mit mehr Bausteinen herzustellen. Das Potenzial besteht darin, Moleküle herstellen zu können, die noch nie zuvor gesehen wurden. Sie werden nicht in der Natur hergestellt und können aufgrund der derzeit verwendeten Verfahren nicht synthetisch hergestellt werden. Dies ist eine sehr aufregende Möglichkeit für die Zukunft. “


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