Nieuws

Duolingo voor biopolymeren

Daniël Linzel | donderdag 19 december 2019

Door in dezelfde backbone zowel aminozuren als nucleobasen te verwerken creëer je een tweetalig peptidenucleïnezuur waarvan je de assemblage gericht kunt sturen op basis van de biologische codes, beschrijft een paper in JACS.

DNA en RNA coderen voor grote hoeveelheden informatie. Eiwitten daarentegen coderen met hun aminozuurreeksen eerder voor specifieke 3D-structuren met allerlei soorten zijketens. Door die twee te combineren ontwikkelden onderzoekers peptidenucleïnezuren (PNA’s) die zowel aminozuurketens als nucleotiden in dezelfde backbone-monomeren hebben. Nu doen Colin Swenson, Arventh Velusamy, Hector Argueta-Gonzalez en Jennifer Heemstra van de Emory University in de VS daar nog een schepje bovenop door de aminozuurreeks te gebruiken om informatie te coderen die zorgt dat de biopolymeren assembleren, zoals eiwitten dat ook doen door hun aminozuurcode.

Je kunt de backbone voorstellen als een γ-peptideketen met een C-C-N-C-binding tussen de aminegroep en de zuurgroep. De onderzoekers gebruikten twee soorten aminozuurzijketens – het hydrofobe alanine (een methylgroep) en het hydrofiele geprotoneerde lysine – op de γ-positie (de koolstof naast de aminegroep). Op de middelste stikstof zetten ze dan de verschillende nucleotiden, die ze zo hebben gekozen dat die de complementaire code bevat voor miRNA-21, een micro-RNA dat in bijna alle kankersoorten voorkomt. Als laatste ontwikkelden ze ook nog een fluorofoor (4-dimethylaminonaftalimide) voor op de keten die bij oplossen van kleur verandert.

Door de tweedeling van hydrofobe en hydrofiele zijketens (de aminozuurcode) is de PNA een amfifiel biopolymeer dat onder hydrofiele omstandigheden vrij rond zwemt zonder fluorescentie en bij hydrofobe omstandigheden micellen vormt. De alaninegroepen gaan dan aan de buitenkant zitten, terwijl de hydrofiele lysinegroepen naar binnen krullen. In die samenstelling licht de fluorofoor ook op en is de 3D-structuur dus te bevestigen.

In de micel bevindt zich dan ook de code van de nucleobasen. Door nu het complementaire RNA toe te voegen aan de micel, ontvouwt die zich en gaan de individuele PNA’s aan de RNA’s zitten; er vindt hybridisatie plaats.

De mogelijkheden voor PNA’s zijn enorm, omdat je de backbone precies kan indelen zoals je dat zelf wil, met verschillende aminozuren en nucleotiden die zorgen voor interessante chemisch-fysische eigenschappen. Naast micellen moet het bijvoorbeeld ook mogelijk zijn om β-sheets en spiralen te vormen. Je kunt met zo’n tweetalig biopolymeer alle kanten op.

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook