Nieuws

Zesring kopieert zichzelf

Via zelfassemblage van fragiele vezels kun je een moleculair systeem bouwen dat zichzelf kopieert. Zoiets als DNA maar lang niet zo ingewikkeld, suggereren Groningse onderzoekers in Nature Communications.

Adjunct-hoogleraar systeemchemie Sijbren Otto en collega’s speculeren dat de allervroegste vormen van ‘prebiotisch’ leven wellicht op vergelijkbare wijze informatie doorgaven, lang voordat RNA of DNA als dragermateriaal ontstond.

Het onderliggende idee is in wezen hetzelfde als dat van DNA. Uit een aantal losse bouwstenen laat je een molecuul ontstaan, dat dient als mal voor het ontstaan van een identiek tweede exemplaar dat er bovenop komt te liggen. Vervolgens gaan ze uit elkaar en kan op allebei een nieuwe kopie ontstaan.

In de praktijk is alleen dat uit elkaar gaan een probleempje: de binding tussen origineel en kopie is weliswaar niet-covalent, maar gewoonlijk toch sterk genoeg om het replicatieproces sterk af te remmen. Exponentiële groei wordt het zo in elk geval niet.

Otto presenteert daar nu een simpele oplossing voor. Hij stapelt veel meer dan twee lagen, zodat je supramoleculaire vezels in een oplossing krijgt. Tegelijk schudt hij die oplossing. Als de vezels een bepaalde lengte bereiken, breken ze door de mechanische belasting vanzelf in tweeën en kunnen elk afzonderlijk doorgroeien.

Als basismolecuul gebruiken de Groningers een benzeenring waar op twee plekken zwavelkernen aan hangen, en op de derde plaats een korte aminozuurketen. Via een zwavel-zwavelbinding kunnen ze dimeriseren, en als dat een paar keer gebeurt vormen ze vanzelf een gesloten ring.

In eerste instantie krijg je dan voornamelijk ringen van 3 of 4 moleculen, maar er zitten ook grotere tussen. En alleen de hexameren (dus met 6 moleculen) blijken zich te gaan stapelen, als gevolg van interacties tussen de aminozuurketens. Zodra je gaat schudden en de vezels zichzelf beginnen te vermenigvuldigen, worden die hexameren aan het systeem onttrokken. En omdat de ringvorming een evenwichtsreactie is, groeien de kleinere ringen dan vanzelf ook tot hexameren uit.

Een filmpje op de website van de vakgroep laat zien hoe het werkt.

Uit een combinatie van experimenten en computersimulaties leiden de Groningers af dat het aantal vezels op deze manier wél exponentieel toeneemt, of daar heel dicht tegenaan zit.

De volgende stap is om een zelfreplicerend systeem met een aantal verschillende componenten te ontwikkelen zodat je er, net als bij DNA, ook echt een code in kunt opslaan. Otto en collega’s dromen zelfs al van een vorm van Darwiniaanse evolutie in een puur synthetisch chemisch systeem.

bron: Nature Communications

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!