Quando gli scienziati hanno scoperto il DNA e hanno imparato a controllarlo, non solo la scienza ma la società è stata rivoluzionata. Oggi i ricercatori e l’industria medica creano abitualmente strutture di DNA artificiale per molti scopi, tra cui la diagnosi e il trattamento delle malattie.
La supermolecola: un matrimonio tra DNA e peptidi
Ora un team di ricerca internazionale riferisce di aver creato una potente supermolecola con il potenziale per rivoluzionare ulteriormente la scienza.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications. I ricercatori provengono da: University of Southern Denmark (Danimarca), Kent State University (USA), Copenhagen University (Danimarca), Oxford University (Regno Unito) e ATDBio (Regno Unito). Gli autori principali sono Chenguang Lou, professore associato, University of Southern Denmark e Hanbin Mao, professore, Kent State University, USA.
La prossima generazione di nanotecnologie
I ricercatori descrivono la loro supermolecola come un matrimonio tra DNA e peptidi.
Il DNA è una delle biomolecole più importanti, così come i peptidi; le strutture peptidiche vengono utilizzate, tra le altre cose, per creare proteine artificiali e varie nanostrutture.
“Se combini questi due, come abbiamo fatto, ottieni uno strumento molecolare molto potente, che potrebbe portare alla prossima generazione di nanotecnologie; potrebbe permetterci anche di realizzare nanostrutture più avanzate, ad esempio, per rilevare malattie”, afferma l’autore corrispondente Chenguang Lou, professore associato presso il Dipartimento di Fisica, Chimica e Farmacia, Università della Danimarca meridionale.
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Secondo i ricercatori, un altro esempio è che questo matrimonio di peptidi e DNA può essere utilizzato per creare proteine artificiali, che saranno più stabili e quindi più affidabili con cui lavorare rispetto alle proteine naturali, che sono vulnerabili al calore, ai raggi UV, ai reagenti chimici, eccetera.
“Il nostro prossimo passo sarà indagare se può essere utilizzato per spiegare la causa del morbo di Alzheimer in cui i peptidi malfunzionanti sono colpevoli”, ha affermato l’altro autore corrispondente, Hanbin Mao, professore alla Chimica e Biochimica, Kent State University.
Il lavoro di ricerca riporta le proprietà meccaniche di una nuova struttura composta da strutture di DNA a tre filamenti e strutture peptidiche a tre filamenti. Può sembrare semplice, ma è tutt’altro che.
Sinistra e destra in natura
È raro in natura che le strutture del DNA e dei peptidi siano chimicamente legate come questa nuova struttura.
In natura, spesso si comportano come cani e gatti, sebbene alcune interazioni chiave siano essenziali per qualsiasi organismo vivente. Una possibile ragione di ciò è la loro cosiddetta chiralità, a volte descritta anche come manualità.
Tutte le strutture biologiche, dalle molecole al corpo umano, hanno una chiralità fissa; pensa al nostro cuore, che è sempre posizionato nella parte sinistra del nostro corpo. Il DNA è sempre destrorso e i peptidi sono sempre mancini, quindi cercare di combinarli è un compito molto impegnativo.
Cambio da sinistra a destra
“Immagina di voler impilare le tue due mani facendo combaciare ogni dito mentre entrambi i palmi sono rivolti nella stessa direzione. Scoprirai che è impossibile farlo. Puoi farlo solo se riesci a indurre le tue due mani ad avere la stessa chiralità”, ha affermato Hanbin Mao.
Questo è ciò che ha fatto il gruppo di ricerca; ingannato la chiralità. Hanno cambiato la chiralità del peptide da sinistra a destra, quindi si adatta alla chiralità del DNA e lavora con essa invece di respingerla.
“Questo è il primo studio a dimostrare che la chiralità del DNA e delle strutture peptidiche possono comunicare e interagire, quando la loro manualità è cambiata”, ha affermato Chenguang Lou.
Allora perché abbiamo una mano sinistra e una destra?
I ricercatori riferiscono di essere i primi a fornire una risposta al perché il mondo biologico è chirale:
“La risposta è l’energia: il mondo chirale richiede l’energia più bassa per mantenersi, quindi è più stabile”, ha affermato Hanbin Mao.
In altre parole: la natura cercherà sempre di spendere meno energia possibile.
