Forscher stellen komplexes Molekül her, das sich spontan wie ein Protein faltet

In der Biologie sind gefaltete Proteine für die meisten fortgeschrittenen Funktionen verantwortlich. Diese komplexen Proteine sind das Ergebnis der Evolution oder des Designs von Wissenschaftlern. Nun hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Professors für Systemchemie der Universität Groningen, Sijbren Otto, eine neue Klasse komplexer Faltungsmoleküle entdeckt, die spontan aus einfachen Bausteinen entstehen. Die Ergebnisse wurden am 16.Januar im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.
Ein Forscherteam aus den Niederlanden, Italien und Polen hat einen Weg entwickelt, komplexe Moleküle herzustellen, die sich spontan wie Proteine falten. In ihrem im Journal of the American Chemical Society veröffentlichten Artikel beschreibt die Gruppe ihren Ansatz, Moleküle auf nützliche Weise zu manipulieren, was sie entdeckt haben und wie sie glauben, dass ihre Ergebnisse verwendet werden könnten.

In der Natur gibt es eine Reihe von Proteinen, die sich spontan falten, um verschiedene Funktionen auszuführen. Aber Fehlfaltung kann zu Problemen führen, wie die Entwicklung von neurologischen Erkrankungen. Wissenschaftler haben sich für eine solche Faltung interessiert, nicht nur, weil sie beim Verständnis menschlicher Beschwerden helfen könnte, sondern auch, weil sie für das Verständnis, wie das Leben auf der Erde begann, relevant sein könnte. In dieser neuen Anstrengung versuchten die Forscher, die in der Natur beobachtete Faltung zu replizieren, indem sie ihre eigenen spontan faltenden Moleküle bauten.

Die Forscher berichten, dass sie ihr Ziel erreicht haben — sie haben einen Weg gefunden, ein sich selbst zusammenbauendes, sich selbst faltendes Molekül namens Makrozyklus herzustellen. Genauer gesagt, ein 15mer Makrozyklus aus 75 Atomen. Um die Faltung zu erreichen, wurde das Molekül in Form eines Rings gebildet. Die Forscher stellen fest, dass das Endergebnis (Foldamer genannt) eine hydrophile Oberfläche und einen hydrophoben Kern hatte, der die Struktur natürlich vorkommender Faltungsproteine widerspiegelt. Sie stellen ferner fest, dass der Foldamer durch Wasserstoffbrückenbindungen, die Wechselwirkung zwischen Ringstapelung und einer Disulfidbrücke, zusammengehalten wurde. Das Molekül hatte auch eine dritte gekachelte Struktur aus Ringstapeln.

Um eine spontane Faltung zu induzieren, fügten die Forscher Salzwasser hinzu. Sie stellen fest, dass ihr Molekül eine Nukleobase benötigt, um den Makrozyklus zu bilden, aber andere, wie Guanin oder Adenin, würden genauso gut funktionieren. Als nächstes planen sie, mit dem Molekül zu arbeiten, das sie geschaffen haben, um zu lernen, wie man seine selbstorganisierenden Eigenschaften modifiziert, um in Zukunft Designer-Makrozyklen zu schaffen. Sie stellen auch fest, dass ihr Prozess zeigt, dass Faltungsmoleküle zu einem früheren Zeitpunkt als angenommen eine Rolle beim Beginn des Lebens auf der Erde gespielt haben könnten.