Kommunikation mellem rotorer i molekylær motor observeret for første gang

Et par kemikere ved University of Groningen i Holland har observeret kommunikation mellem rotorer i en molekylær motor. I deres undersøgelse, rapporteret i Journal of the American Chemical Society , udførte Carlijn van Beek og Ben Feringa eksperimenter med alkenbaserede molekylære motorer.

Molekylærmotorer er naturlige eller kunstige molekylære maskiner, der omdanner energi til bevægelse i levende organismer. Et eksempel ville være DNA-polymerase, der omdanner enkeltstrenget DNA til dobbeltstrenget DNA. I denne nye indsats eksperimenterede forskerne med lysdrevne, alkenbaserede molekylære motorer ved at bruge lys til at drive molekylære rotorer. Som en del af deres eksperimenter skabte de en motor bestående af tre gear og to rotorer og observerede et eksempel på kommunikation mellem to af rotorerne.

For at bygge deres motor startede forskerne med dele af eksisterende to motorer, der slog dem sammen. Den resulterende isoindigo-struktur, fandt de, tilføjede en anden dimension til deres motor i forhold til andre syntetiserede motorer - deres havde en fordoblet, metastabil mellemled, der forbinder to af rotorerne, hvilket muliggjorde kommunikation mellem de to.

Dette, bemærker de, betød, at den ene rotor ikke behøvede at gennemføre en rotation, før den anden blev aktiveret, som det er normalt. Og dette førte til ændringer i strukturen, der drev den centrale kerne af motoren, hvilket igen påvirkede bevægelsen af ​​den anden rotor - et eksempel på kommunikation mellem de to rotorer.

For at observere deres motor i aktion kombinerede forskerne NMR og UV-synlig spektroskopi. De kørte også deres motor i et kammer nedkølet til -110°C for at bremse handlingen for at gøre den synlig, mens begivenhederne udspillede sig. Dette gjorde det muligt for dem at se motoren i trin-for-trin detaljer.

Forskerne gennemførte også DFT-eksperimenter, der gjorde det muligt for dem at karakterisere alle de strukturer, der var mulige givet de motordele, de havde til rådighed. De erkender, at de ikke var i stand til at finde en forklaring på den kommunikationsmekanisme, der opstod i deres motor, selvom de foreslår, at deres resultater kunne give en bedre forståelse af de typer kobling, der kan forekomme i molekylære motorer.

Flere oplysninger: Carlijn L. F. van Beek et al., Coupled Rotary Motion in Molecular Motors, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14430

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

© 2024 Science X Network