Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoreaktoren für Reaktionskaskaden

20.08.2007
Nanoskopische Bläschen mit Kunststoffmembran und eingebauten Enzymen für mehrstufige Eintopfreaktionen

Lebende Zellen sind hochkomplexe Synthesemaschinen: Zahlreiche mehrstufige Reaktionen laufen gleichzeitig nebeneinander und das mit unglaublich hoher Effizienz und Spezifität. Damit diese zumeist enzymatischen Reaktionen in ihrer Gesamtheit so prima laufen können, bedient sich Mutter Natur mehrerer Konzepte. Eines der wichtigsten ist die Aufteilung in Kompartimente. Enzyme werden dabei nicht nur räumlich getrennt, sondern auch an spezifischen Stellen innerhalb der Zelle positioniert. Niederländische Forscher um Jan C. M. van Hest und Alan E. Rowan haben nun einen Ansatz entwickelt, um dieses Konzept abzukupfern, wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten: Durch gesteuerte Positionierung zwei verschiedener Enzyme im zentralen Wasserreservoir bzw. in der Kunststoff-Membran künstlicher nanoskopischer Bläschen konstruierten sie Nanoreaktoren. Im Kombination mit einem dritten Enzym in der umgebenden Lösung gelang es, drei verschiedene Enzymreaktionen gleichzeitig ohne gegenseitige Störungen als "Eintopfreaktion" ablaufen zu lassen.

Um eine zelluläre Umgebung nachzuahmen, stellten die Wissenschaftler nanoskopische Bläschen her, die von einer Membran aus einem speziellen Kunststoff umgeben sind. Der Kunststoff ist ein Blockcopolymer und entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau Lipiden, den natürlichen Membranbausteinen, mit einer wasserfreundlichen Kopfgruppe und einem wasserabweisenden Schwanz. In Analogie zu den aus Lipiden gebildeten Liposomen nennt man diese Bläschen Polymersomen. Dank einer schier unbegrenzten Freiheit bei der Herstellung solcher Kunststoffmembranen kann man das Eigenschaftsspektrum der Polymersomen regelrecht maßschneidern. Die Forscher stellten ihre Polymersomen so her, dass diese für kleine Moleküle durchlässig sind, für große dagegen eine Barriere bilden. So lassen sich z.B. Enzyme im Inneren der Polyersomen, dem so genannten Wasserreservoir, einschließen, die kleineren Substrat- oder Produktmoleküle können ungehindert passieren.

Um die Leistungsfähigkeit ihrer "Nanoreaktoren" zu demonstrieren, bauten die Forscher das Enzym Meerrettichperoxidase fest in die Membran ein. Ins Wasserreservoir schlossen sie das Enzym Glucoseoxidase ein. Der umgebenden Lösung setzten sie das Enzym Lipase B zu. Mit vier Acetylgruppen verknüpfte Glucosemoleküle wurden als Substrat zugegeben. Im ersten Schritt spaltet die Lipase B die Acetylgruppen ab. Die entstehende Glucose durchtritt die Membran, wo sie auf die Glucoseoxidase trifft und von ihr oxidiert wird. Dabei entsteht Wasserstoffperoxid. Darauf hat die in der Membran verankerte Meerrettichperoxidase nur gewartet, denn sie braucht es, um das - ebenfalls in der Lösung enthaltene - Beispielsubstrat ABTS (2,2'-Azinobis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonsäure)) in sein Radikal-Kation zu überführen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 33/2007

Autor: Jan C. M. van Hest, Radboud University, Nijmegen (The Netherlands), http://www.ru.nl/bio-orgchem/people/current_group/prof_dr_ir_jan_c_m/

Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.200701125

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.ru.nl/bio-orgchem/people/current_group/prof_dr_ir_jan_c_m/

Weitere Berichte zu: Bläschen Enzym Membran Nanoreaktoren Polymersomen Wasserreservoir

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie