Новое открытие: навстречу сахарному оригами

Jul 12, 2023

Символическое изображение

Компьютерное изображение

Исследователи из Института коллоидов и интерфейсов Макса Планка (MPICI) разработали углеводную последовательность, способную сворачиваться в стабильную вторичную структуру. До сих пор такие самоскладывающиеся биополимеры разрабатывались только для ДНК и белков, а сахара ранее считались слишком гибкими, чтобы принимать стабильную конформацию. Свернутые углеводы могут открыть совершенно новые перспективы в биомедицине и материаловедении.

© Институт коллоидов и интерфейсов Макса Планка / Мартина Дельбьянко

Углеводы составляют около 80 процентов биомассы Земли – половина на суше и половина в море. Однако их материальные свойства до сих пор недостаточно изучены. Исследователи под руководством доктора Мартины Дельбианко из Департамента биомолекулярных систем интересуются тем, как полисахариды или длинные цепочки сахаров складываются и собираются в материалы. Например, они обнаружили, как отдельные цепи глюкозы объединяются, образуя целлюлозу, основной компонент растений. Используя эти знания, они теперь создают неприродные углеводы. Их работа вдохновлена ​​исследованиями пептидов (коротких белков). Знания о природных белках были использованы для разработки синтетических пептидных последовательностей, которые могли принимать программируемые трехмерные формы и выполнять определенные функции. Этот подход открыл множество возможностей, например, в производстве лекарств и нанотехнологиях. Углеводы открывают еще больше возможностей благодаря их более высокому распространению и разнообразию по сравнению с пептидами.

В своей недавней статье в журнале Nature Chemistry доктор Дельбианко и ее команда продемонстрировали, что можно создавать гликаны, которые принимают специфическую стабильную конформацию в водном растворе. Они соединили воедино мотивы натурального сахара, чтобы создать форму, не существующую в природе, — шпильку. Используя подход, подобный Lego, они соединили два линейных целлюлозных стержня (синего цвета) с жестким витком гликана (зеленым цветом), чтобы получить новую неестественную форму. «Углеводы можно создавать программируемыми формами, что открывает возможность наделения гликанов новыми свойствами и функциями», — говорит доктор Мартина Дельбианко. Структура была быстро получена с использованием «автоматической сборки гликанов» (AGA) — процесса, в котором моносахариды соединяются в автоматизированном синтезаторе для создания индивидуальных полисахаридных последовательностей. Чтобы выявить трехмерную структуру, группа доктора Дельбианко использовала множество аналитических методов. Кроме того, международные исследователи, такие как профессор Хесус Хименес-Барберо из CIC BioGUNE, сотрудничали с доктором Мартиной Дельбьянко. «Трехмерная структура биомолекулы определяет ее функцию. Это может означать, например, что в будущем мы сможем использовать свернутые сахара в качестве лекарств, катализаторов химических превращений или структурных единиц для создания наноматериалов», — говорит Доктор Мартина Дельбьянко.

Фиттолани Г., Тирикос-Эргас Т., Поведа А. и др. Синтез гликановой шпильки. Нат. хим. (2023)

Самые читаемые новости

Оригинальная публикация

Фиттолани Г., Тирикос-Эргас Т., Поведа А. и др. Синтез гликановой шпильки. Нат. хим. (2023)

Темы

Организации

Стабильное качество заквасок как цель

Исследователи создали мобильные полимеры с длинной цепью на металлических поверхностях, делая это с помощью молекул типа шарико-бота, которые скользят по поверхности.

То, что происходит в природе за фемтосекунды, теперь можно наблюдать за миллисекунды в лаборатории.

Электрохимия открывает новые возможности

Это хорошая новость для мирового графенового сообщества.

Предполагаемая лучшая альтернатива зачастую вовсе не является лучшей, подчеркивают ученые

Микроскопический взгляд на электрохимические интерфейсы

«Это исследование подчеркивает важность проектирования молекулярной структуры при создании эффективных добавок для квазитвердотельных электролитов»

Преобразование актуально, например, для приготовления лекарств.

Свойство, известное как фотокаталитическая память, гарантирует, что она будет работать даже в пасмурное небо и ночью.