Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularer Zweibeiner

25.04.2012
Kleines Molekül bewegt sich selbständig eine Trasse entlang

In jeder unserer Körperzellen und zwischen den einzelnen Zellen laufen permanent Transportvorgänge über Distanzen von einigen Nanometern bis zu mehreren Millimetern.

Eins dieser zellulären „Frachtunternehmen“ arbeitet mit so genannten molekularen Motoren, die sich an den Filamenten des zellulären Skeletts (Zytoskelett) regelrecht entlang hangeln. Britische Forscher haben sich davon inspirieren lassen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie beschreiben sie die Entwicklung einer molekularen „Trasse“, auf der sich ein kleines Molekül wie ein Läufer hin- und herbewegen kann.

David A. Leigh und ein Team von der Universität Edinburgh (Großbritannien) stellten die Trasse aus einem so genannten Oligoethylenimin her. Die Aminogruppen des Strangs stellen die „Trittsteine“ für den molekularen „Läufer“ dar. Der Läufer ist ein kleines Molekül (α-methylen-4-nitrostyrol). Dieses Molekül sieht fast wie ein Strichmännchen aus mit einem aromatischen Kohlenstoffsechsring als Bauch, einer Nitro-Gruppe als Kopf und zwei kurzen Kohlenwasserstoff-Beinen. Mit einem „Bein“ ist es zunächst an den ersten Trittstein der Trasse gebunden. Das „Loslaufen“ des molekularen Läufers beginnt mit einer Umlagerung unter Ringschluss (intramolekulare Michael-Reaktion) – das zweite Bein bindet an den benachbarten Trittstein. Eine zweite Umlagerungsreaktion unter Ringöffnung (retro-Michael-Reaktion) bewirkt dann, dass sich das erste Bein von seinem Trittstein löst. Auf diese Weise kann der molekulare Läufer Schritt um Schritt entlang der Trasse auf Wanderschaft gehen.

Die Sache hat allerdings einen Haken: Alle diese Umlagerungsreaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen. Sind die Trittsteine chemisch gleichwertig, schwankt der winzige Läufer hin und her, hebt ein Bein, senkt es wieder, geht einen Schritt vor, einen Schritt wieder zurück, seine Bewegung folgt keiner vorgegebenen Richtung. Aber er schafft im Durchschnitt die erstaunlich hohe Zahl von 530 „Schritten“, bevor er sich vollständig von der Trasse löst. Das ist wesentlich mehr, als natürliche Systeme wie Kinesin-Motorproteine schaffen.

Der kleine Läufer kann sogar einen Job erledigen: An das Ende einer Trasse mit fünf Trittsteinen knüpften die Forscher eine Anthracen-Gruppe. Solange der Läufer am Anfang der Strecke bleibt, fluoresziert diese. Erreicht er jedoch das Anthracen-bestückte Trassenende, kommt es zu einer elektronischen Wechselwirkung zwischen Läufer und Anthracen, die Fluoreszenz wird dadurch „ausgelöscht“. Die Forscher fanden, dass die Intensität der Fluoreszenz nach und nach auf etwa die Hälfte sank. Nach ca. 6,5 Stunden war der Endwert, das heißt der Gleichgewichtszustand zwischen allen möglichen Läuferpositionen erreicht.

Nächstes Ziel des Teams ist die Entwicklung eines Läufers, der unter Verbrauch von „Treibstoff“ gezielt in eine vorgegebene Richtung marschiert und dabei Lasten über längere, verzweigte Trassen transportiert.

Angewandte Chemie: Presseinfo 15/2012

Autor: David A. Leigh, University of Edinburgh (UK), http://www.catenane.net/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201200822

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise