Onderzoekers van de Universiteit van Basel zijn erin geslaagd capsules te ontwikkelen die het biomolecuul glucose-6-fosfaat kunnen produceren dat een belangrijke rol speelt bij stofwisselingsprocessen. De onderzoekers waren in staat om de metaboliet te produceren in omstandigheden die sterk lijken op de biochemische reactie in natuurlijke cellen. De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Chemische communicatie .

Bij stofwisselingsprocessen in levende organismen is een grote verscheidenheid aan biomoleculen betrokken. Deze moleculen worden geproduceerd door specifieke enzymatische reacties. Een voorbeeld van zo'n biomolecuul is glucose-6-fosfaat, een metaboliet die betrokken is bij belangrijke stofwisselingsprocessen. Het staat centraal bij de afbraak van koolhydraten en kan ook verder worden omgezet in specifieke moleculen die verantwoordelijk zijn voor de opslag van energie in een organisme. Als dergelijke biomoleculen direct in levende cellen kunnen worden geproduceerd, nieuwe perspectieven in de behandeling van ziekten zouden zich openen.

Nanocapsules produceren glucose-6-fosfaat

Onderzoekers onder leiding van prof. Cornelia Palivan van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Basel hebben biokatalytische capsules ontworpen die het actieve enzym fosfoglucomutase bevatten en glucose-6-fosfaat kunnen produceren en afgeven.

Om de reactie te starten, het voor de reactie benodigde substraat moet de capsule kunnen binnendringen. De onderzoekers plaatsten dus een porie-eiwit gesynthetiseerd bij ETH Zürich in de wanden van de capsules. Deze poriën zijn de ingangsdeur voor het substraat en de uitgang voor het product glucose-6-fosfaat, terwijl het enzym ingekapseld blijft en beschermd tegen afbraak.

De ontwikkelde nanocapsules zijn minder dan 200 nanometer groot, wat betekent dat ze kunnen worden opgenomen door cellen, een belangrijke voorwaarde voor toekomstige testen en toepassing.

In tegenstelling tot andere benaderingen die organische oplosmiddelen gebruiken, de onderzoekers ontwikkelen hun capsules onder omstandigheden die sterk lijken op die in de natuur. "Onze benadering is altijd om zo natuurlijk mogelijk te zijn, " zegt Palivan "zodat we de intrinsieke biofunctionaliteit van de enzymen en porie-eiwitten kunnen behouden."

In een volgende stap, de onderzoekers gaan de capsules nu testen op cellen, om te zien of ze worden opgenomen en vervolgens glucose-6-fosfaat in de cel te produceren.