Badanie prowadzone przez dr Wadima Frolov’a w Zakładzie Biofizyki Uniwersytetu Kraju Basków sugeruje, że jednościenne nanorurki węglowe mogą być wykorzystane jako uniwersalne rusztowania pomocnicze w czasie replikacji właściwych kanałów błonowych komórki. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature[1].
Rys. 1 Typy nanorurek węglowych
Membrany biologiczne określają funkcjonalność systemów żywych: są selektywnie przepuszczalne, utrzymują skład chemiczny komórek i organelli wewnątrzkomórkowych oraz regulują wymianę związków między nimi. W celu sterowania transportem jonów i małych cząsteczek przez błony komórkowe, stosowane są wysoce wyspecjalizowane białka, która transportują te cząsteczki poprzez membranę.
Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie nanotechnologii i nanoprodukcji pozwoliły syntetyzować sztuczne związki przeznaczone do spełnienia funkcji kanałów transmembranowych i transporterów. Zachowanie tych sztucznych związków jest coraz bardziej podobne do prototypów komórkowych – mają w coraz większym stopniu podobne właściwości: są selektywne, skierowane na membranę i na rzecz efektywności transportu. Jednak stworzenie uniwersalnego, wszechstronnego prototypu do produkcji kanałów o specjalnych właściwościach transportowych pozostaje wyzwaniem.
Badania, w których brał udział dr Vadim Frolov były kierowane przez dr Alex Noy z Lawrence Livermore National Laboratories (Stany Zjednoczone). Wyniki sugerują, że nanorurki węglowe mające pojedynczą ścianę (CNT, ang. carbon nanotubes) mogą być wykorzystywane jako rama o podobnych właściwościach powinowactwa i transportu do kanałów białkowych. Nanorurki są bardzo wydajnymi przenośnikami, ponieważ mają małą średnicę (około 1 nm) i hydrofobowe wnętrze. Są bardzo podobne w ogólnej strukturze do tych białek.
Badacze odkryli, że ultrakrótkie nanorurki CNT pokryte cząsteczkami lipidów tworzą syntetyczne kanały błonowe tak dobrze, jak u żyjących komórek. Struktury te pozostają stabilne w roztworze i spontanicznie wstawiane do membran. CNT wstawione w błonę posiadają właściwości transportowe porównywalne z tymi z małych kanałów jonowych. Co więcej, stwierdzono, że nanorurki CNT są zdolne do przenoszenia DNA.
- Jia Geng, Kyunghoon Kim, Jianfei Zhang, Artur Escalada, Ramya Tunuguntla, Luis R. Comolli, Frances I. Allen, Anna V. Shnyrova, Kang Rae Cho, Dayannara Munoz, Y. Morris Wang, Costas P. Grigoropoulos, Caroline M. Ajo-Franklin, Vadim A. Frolov, Aleksandr Noy. Stochastic transport through carbon nanotubes in lipid bilayers and live cell membranes. Nature, 2014; 514 (7524): 612 DOI:1038/nature13817
- http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141103102304.htm
Opracowała: Kinga Cholewińska
Korekta: Maciej Bielak-Wolanin
