قفس‌های مولکولی غول‌پیکر، از آنزیم‌های پلاستیک خوار در برابر خطر تخریب محافظت می‌کنند.

تاریخ : ۱۶ آبان ۱۴۰۰

تعداد بازدید : ۱۵۴

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

به دام انداختن یک آنزیم تجزیه‌کننده‌ی پلاستیک در نانوقفس‌های سنتزی از آن‌ها در برابر تخریب با حرارت یا در حلال‌های آلی محافظت می‌کند. آنزیم محفوظ در قفس به تمام فعالیت‌های کاتالیستی خود ادامه می‌دهد، دماهای بالاتر از نقطه‌ی ذوب معمول خود را تحمل می‌کند و در برابر حلال‌ها تا 1000 برابر مقاوم‌تر می‌شود. نانوقفس‌های مشابه می‌توانند از داروهای مبتنی بر پروتئین، واکسن‌ها و مواد تشخیصی محافظت کرده و طول عمر آن‌ها را افزایش دهند.

در سال 2004، ماکوتو فوجیتا و گروهش در دانشگاه توکیو ژاپن، مولکول قفس مانندی از 12 یون پالادیوم و 24 لیگاند واسطه ساختند که در چارچوب کروی بزرگتری با قطر تقریبا 7 نانومتری خودآرایی می‌کنند.

اکنون، تیم ماکوتو فوجیتا و همکارش دایشی فوجیتا از این قفس غول‌پیکر به عنوان محافظ پروتئین استفاده کرده‌اند. این تیم قفس خود را روی آنزیم باکتریایی شبه کوتیناز(CLE)، آنزیمی با وزن 21 کیلودالتون و 206 آمینواسید و معروف در تجزیه‌ی پلاستیک، آزمایش کردند. این پروتئین با حداکثر قطر حدودا 4.5 نانومتر، به خوبی درون قفس جای می‌گیرد. این قفس به اندازه‌ی کافی فضا برای تکان خوردن دارد تا آنزیم بتواند نقش کاتالیستی خود را ایفا کند، اما برای تغییرات ساختاری که در حین تخریب رخ می دهد کافی نیست. یک گروه فورمیل پیریدین در لیگاند قفس با پایانه‌ی N پروتئین و زنجیرهای جانبی لیزین برهمکنش می‌کنند. این لیگاندها در اطراف پروتئین خودآرایی می‌کنند و پالادیوم به عنوان یک گیره عمل می‌کند و در قفس را می‌بندد.

 نیمه‌ عمر آنزیم محفوظ در معرض حلال‌های آلی در مقایسه با نسخه‌ی بدون قفس، تا 1000 برابر افزایش می‌یابد. علاوه‌براین، آنزیم محفوظ در دمای بالای 100 درجه ذوب نمی‌شود، درحالیکه نقطه ذوب آنزیم بدون قفس حدود 50 درجه سانتیگراد است. ساختار این آنزیم در حالت محفوظ و بدون قفس، فقط در حلقه‌‌های منعطف و پایانه‌ها، تفاوت دارد.

دایشی فوجیتا توضیح می‌دهد: "آنزیم‌هایی که در فضای مناسب به خوبی جاگیر شوند امکان حرکات مولکولی لازم برای واکنش آنزیمی را دارا هستند اما از تغییرات ساختاری قابل توجه که منجر به دناتوره شدن می‌شوند، جلوگیری می‌کند. این تیم ژاپنی امیدوارند بتوانند از آنزیم محفوظ خود برای تجزیه پلاستیک‌های آب‌گریز در مقیاس صنعتی استفاده کنند.

نظر شما