Université de Montréal’deki Kanadalı bilim adamlarının çığır açan emek harcamaları yardımıyla, yaşamın kökenindeki iki moleküler dil verimli bir halde tekrardan yaratıldı ve matematiksel olarak değerlendirildi.
Bulgu, ilaç dağıtımı, biyoalgılama ve moleküler görüntülemeyi içeren uygulamalarla nanoteknolojiler geliştirmeye yönelik yeni yollar açıyor. Emek verme Journal of American Chemical Society’de gösterildi.
Canlı organizmalar, üst düzey varlıkların düşünme, hareket etme, üreme ve hayatta kalma benzer biçimde birçok lüzumlu şeyi gerçekleştirmesini mümkün kılmak için etkileşime giren milyarlarca nanoyapı ve nanomakineden oluşur.
Yaşamın ortaya çıkışının anahtarı, canlı organizmalardaki tüm moleküllerin belirli görevleri yerine getirmek için beraber çalışmasını elde eden sinyal mekanizmaları olarak da adlandırılan moleküler dillerin geliştirilmesine bağlıdır..
Alexis Vallée-Bélisle, Emek verme Sorumlusu Araştırmacısı ve Biyomühendislik Profesörü, Universite De Montreal
Mesela, Biyomühendislik ve Biyonanoteknoloji Kanada Araştırma Kürsüsüne haiz Vallée-Bélisle, mayalardaki bir çiftleşme feromonunun değerlendirilmesi ve bağlanması üstüne milyarlarca molekülün etkileşime gireceğini ve birleşmeyi başlatmak için aktivitelerini senkronize edeceğini belirtti.
Nanoteknoloji çağına girerken, birçok bilim adamı daha karmaşık ve kullanışlı suni nanosistemler tasarlamanın ve programlamanın anahtarının, canlı organizmalar tarafınca geliştirilen moleküler dilleri anlama ve daha iyi kullanma kabiliyetimize bağlı olduğuna inanıyor..
Vallée-Bélisle, Kanada Araştırma Başkanı, Biyomühendislik ve Biyonanoteknoloji, Universite De Montreal
İki Dil Türü
Allostery, iyi malum bir moleküler dildir. “Kilit-ve-anahtar”, bir molekülün başka bir moleküle bağlandığı ve yapısını değiştirdiği, onu bir aktiviteyi engellemesi yada tetiklemesi için yönlendirdiği bu dilin mekanizmasıdır.
Çoklu değerlik, şelat tesiri olarak da adlandırılan ikinci daha azca malum moleküler dildir. Bir sır olarak işlev görür: Bir molekül diğerine bağlanırken, bir tek bağlanma arayüzünü artırarak üçüncü bir molekülün bağlanmasını sağlar (ya da sağlamaz).
Her canlının tüm moleküler sistemlerinde bu iki dili gözlemlemelerine karşın, araştırmacılar bu dillerin ilke ve kurallarını sadece son zamanlarda anlamaya başladılar ve bu dilleri yeni suni nanoteknolojiler geliştirmek ve programlamak için kullanıyorlar.
Organik nanosistemlerin karmaşıklığı göz önüne alındığında, şimdiye kadar asla kimse bu iki dilin temel kurallarını, avantajlarını yada sınırlamalarını aynı sistem üstünde karşılaştıramadı..
Vallée-Bélisle, Kanada Araştırma Başkanı, Biyomühendislik ve Biyonanoteknoloji, Universite De Montreal
Bunu yapmak için, çalışmanın ilk yazarı olan doktora talebesi Dominic Lauzon, her iki dilin kullanımıyla da işlev görecek DNA tabanlı bir moleküler sistem üretme fikrine sahipti. “DNA, nanomühendisler için Lego tuğlaları gibidir, ”dedi Lauzon. “Kolay, programlanabilir ve kullanımı kolay bir kimya sunan muhteşem bir moleküldür.”
Antikorları Tespit Etmek İçin Kolay Matematiksel Denklemler
Bilim adamları, kolay matematiksel denklemlerin, bir nanosistem içindeki moleküller arasındaki etkileşimi tasarlamak için tasarım kurallarını ve parametrelerini açıklayan her iki dili de iyi açıklayabileceğini keşfettiler.
Mesela, oldukça değerlikli dil, moleküllerin aktivasyonunun yada deaktivasyonunun ortaklık ve duyarlılığının kontrolünü kolaylaştırsa da, eşdeğer allosterik tercüme, yalnızca yanıtın duyarlılığının kontrolünü kolaylaştırdı.
Bu yeni anlayışı kullanan bilim adamları, çeşitli konsantrasyon aralıklarında antikorların saptanmasını elde eden programlanabilir bir antikor sensörü geliştirmek ve programlamak için oldukça değerlikli dili kullandılar.
“Son pandemide gösterildiği benzer biçimde, genel popülasyondaki antikor konsantrasyonunu kati olarak seyretme becerimiz, insanların bireysel ve toplu bağışıklığını belirlemek için kuvvetli bir araçtır.”diye ekledi Vallée-Bélisle.
Araştırmacıların keşfi, yeni nesil nanoteknolojiyi üretmek için bileşik vasıta kutusunu genişletmenin yanı sıra, bazı organik nanosistemlerin kimyasal detayları iletmek için niçin bir dili diğerine tercih etmiş olabileceğine de odaklanıyor.
Mali destek, Kanada Ulusal Bilimler ve Mühendislik Araştırma Konseyi, Kanada Araştırma Başkanları programı ve Les Fonds de recherche du Québec – Nature et teknolojileri tarafınca sunuldu.
Mecmua Referansı:
Lauzon, D., ve Vallée-Bélisle, A. (2023) Programlama Kimyasal İletişim: Allostery vs Multivalent Mechanism. Amerikan Kimya Derneği. doi.org/10.1021/jacs.3c04045
Kaynak: http://www.umontreal.ca/
Source: www.azonano.com