Synthetisch fosfolipide uit een kopergekatalyseerde cycloadditie.

Vetzuren met een azide op de kop, halve fosfolipiden met een alkyn eraan en koper als katalysator. Meer heb je niet nodig om kunstmatige celmembranen zichzelf in elkaar te laten zetten, melden Itay Budin (Harvard University) en Neal Devaraj (University of California, San Diego) in JACS. Zij hopen met deze vorm van klikchemie ooit een compleet synthetische cel te maken.

Eerder werden al kunstmatige membranen gemaakt, maar deze processen hadden te maken met hoogreactieve stoffen, kenden een lage specificiteit en de producten reageerden met water. Deze reactie verloopt spontaan in water en er zijn geen bestaande stukjes membraan met daarin enzymen nodig. Het betreft een kopergekatalyseerde azide-alkyn cycloadditie. Het product van de reactie is de synthetische variant van het fosfolipide waaruit natuurlijke celmembranen bestaan.

Wanneer je de koperkatalysator toevoegt aan een emulsie van de azide-olie en de alkyn-fosfolipiden, scheiden zich ronde en rechthoekige structuren af rondom de druppels azide-olie. Na een dag zijn de oliedruppels verdwenen en blijven structuren in verschillende vormen en maten over. Door een fluorescente stof toe te voegen aan het reactiemengsel bevestigden de onderzoekers dat de structuren ook daadwerkelijk uit membranencompartimenten bestonden. Een filmpje (QuickTime) waarin de vorming van de membranen te zien is vind je hier.

Het proces heeft overeenkomsten met de natuurlijke enzymatische reactie. De substraten vormen geen membranen zonder katalysator, het proces is heel specifiek, verloopt in een waterige omgeving en levert lipide bilagen op. Het grote voordeel van deze reactie boven die uit de natuur is dat er geen membraangebonden eiwitten nodig zijn.

Naast de toepassing voor in compleet synthetische cellen zien de onderzoekers meer mogelijkheden voor hun kunstmatige celmembranen. Je kan daarmee geneesmiddelen verpakken en bezorgen, membraaneiwitten bestuderen en biochemische reacties uitvoeren in afgesloten compartimenten. Misschien maar goed dat deze opties er zijn, want hoe het precies zit met de toxiciteit van de koperkatalysator voor het mogelijk toekomstige synthetische leven vertelt het artikel niet.

Bron: JACS

Onderwerpen