نانواتاقک‌‌های برای ایجاد فعالیت در پروتئین‌های از کار افتاده و فرسوده، از سلول‌های زنده تقلید می‌کنند. محققان آمریکایی در دپارتمان انرژی پی بردند که آنزیم‌های غیرفعال در حفره‌های لانه زنبوری سیلیکا می‌توانند به حالت فعال درآیند.
آنزیم‌های محبوس شده در نانوحفره‌ها بعنوان کاتالیزور
|
نانواتاقک‌‌های برای ایجاد فعالیت در پروتئین‌های از کار افتاده و فرسوده، از سلول‌های |
 |
خلل وفرج FMSها، شش وجهی‌هایی با قطر تقریبی ۳۰ نانومتر می‌باشند
که از کنار هم قرارگیری سلول‌های الگوبرداری شده‌اند.آکرمن می‌گوید: ” این ازدحام
سبب می‌شود پروتئین‌های آزاد و شناور و خطی (unfolded) دوباره پیچ بخورند (refold)
و همین امر سبب دوباره فعال شدن آنها و توانایی سرعت بخشیدن به هزاران واکنشی است
که در عرض یک ثانیه انجام می‌گیرند”.
که از کنار هم قرارگیری سلول‌های الگوبرداری شده‌اند.آکرمن می‌گوید: ” این ازدحام
سبب می‌شود پروتئین‌های آزاد و شناور و خطی (unfolded) دوباره پیچ بخورند (refold)
و همین امر سبب دوباره فعال شدن آنها و توانایی سرعت بخشیدن به هزاران واکنشی است
که در عرض یک ثانیه انجام می‌گیرند”.
در اینجا ابتدا FMSها ساخته می‌شوند و پس از آن آنزیم‌ها افزوده می‌شدند. طبق گفته
محققان این مطلب مهم است زیرا روش‌های دیگر به‌دام‌اندازیِ آنزیم‌ها معمولا با
ترکیبی از مواد و آنزیم‌ها همراه هستند که می‌تواند به عملکرد آنزیم‌ها آسیب جدی
برساند. اما این محققان مدعی شده‌اند که حفرات سیلیکایی خود را با مواد مرکبی که
بسته به آنزیمِ به دام افتاده، تغییر می‌کند، عامل‌دار کرده‌اند. این مواد مرکب
شامل گروه‌های کربوکسیلی و آمینی می‌باشند که دارای بارهای مخالفی از کاتالیست‌‌های
زیستی off-the-shelf معمولی می‌باشند. از این کتالیست‌های زیستی می‌توان به اکسیداز
گلوکز (GOX) ، ایزومراز گلوکز (GI) و هیدرولاز اورگانوفسفر (OPH) اشاره کرد.
در ابتدا آنزیم‌ها در محلول به صورت خطی و شناور می‌باشند. (شبیه به چوب جاروشکلی
که یک سر آن در سطل آب می‌باشد). زمانی که آنزیم‌ها با حفره‌ها تماس پیدا کنند،
پروتئین‌ها توسط بار مخالف FMS به داخل حفرات کشیده شده و به صورت فشرده و به شکل
فعال داخل آنها قرار می‌گیرند. بنابراین، این حفرات پر شده آماده استفاده می‌باشند
و مواد داخل محلول که با آنزیم‌های داخل این حفرات در تماس می‌باشند می‌توانند
کاتالیز شده و به محصول مطلوب تبدیل شوند. مثلاً GI، می‌تواند گلوکز را به فراکتوز
تبدیل کند، و تست‌های استاندارد برای فعالیت آنزیم، تایید می‌کنند که FMS-GI، برای
تولید فروکتاز به عنوان یک آنزیم در محلول بهتر و نیرومند است. هنگامی که فعالیت
GOX از۳۰ درصد به ۱۶۰ درصد می‌رسد، فعالیت OPHها دو برابر می‌شود و همین مطلب
بیانگر اهمیت جهت‌گیری آنزیم‌ها در حفرات می‌باشد.
برای مشاهده به دام افتادن آنزیم‌ها درون حفرات FMS، این گروه ترکیب پروتئین‌هاFMS-
را با نانوذرات طلا نشان‌دار کردند و سپس ترکیب آنزیم درون حفره‌ای را از طریق
میکروسکوپ الکترونی مورد مطالعه قرار داد. آنالیزهای طیفی از پروتئین‌هایی که به
حالت فعال درآمده بودند هیچ پیچ‌خوردگی جدیدی را نشان نمی‌دهند، این دلیلی است بر
اینکه آنها بعد از با فشار قرار گرفتن در حفرات، مجدداً پیچ می‌خورند.
آکرمن می‌گوید: یافته‌های جدید با تکنیک‌های سلول- آزاد ترکیب شده و می‌تواند سرعت
توسعه آنزیم‌های مورد استفاده در موارد ویژه را افزایش دهد. این مسئله می‌تواند به
ساخت ماشین‌های مولکولی بر پایه آنزیم منجر شود که توانایی انجام واکنش‌های پیچیده
بیولوژیکی لازم برای تولید انرژی و یا حذف آلودگی‌های سمی را دارند.
