In een klassieke aflevering van een ouderwetse tv-komedie genaamd I Love Lucy, we zien Lucille Ball een baan aan de lopende band binnenstappen in een snoepfabriek. Terwijl het tempo van de transportband haar vermogen om het snoep in te pakken overschrijdt, de razernij krijgt het beste van haar. Ze stopt snoep in haar zakken, in haar hoed, in haar mond - het is een mislukte baan.

Zoals we weten, sneller betekent niet altijd beter. En precisie kan een grote hap uit de snelheid halen.

Soms, Hoewel, innovatieve geesten komen met een nieuwe strategie die zowel efficiëntie als precisie verbetert.

Dat hebben twee onderzoekers van de University of Delaware gedaan in een samenwerking van twee jaar. gericht op het verbeteren van een heel ander soort assemblagelijnproces dat nuttig zou kunnen zijn bij de productie van zaken als geneesmiddelen en biobrandstoffen.

Wilfred Chen, de Gore-hoogleraar Chemische Technologie, en Emily Berckman, een doctoraatsstudent aan de vakgroep Scheikunde en Biochemie, hebben hun nieuwe methode gepubliceerd in Chemische communicatie , een tijdschrift van de Royal Society of Chemistry.

De samenwerking werd versneld door het Chemistry Biology Interface Program, dat wordt gesponsord door de National Institutes of Health en helpt promovendi bij het navigeren door concepten en methoden uit zowel de chemische als de biologische wetenschappen. De financiering kwam ook van de National Science Foundation.

Het doel van hun werk was om een ​​efficiëntere methode te ontwikkelen voor het produceren van bepaalde biochemische reacties in cellen, met name, de manier waarop enzymen samenwerken om die veranderingen in de cellen te bevorderen.

Om dat te begrijpen, stel je een estafetteploeg voor op een baanwedstrijd, waarbij het ene lid van het team na het andere het stokje naar voren schuift en het doorgeeft aan het volgende terwijl ze naar de finish gaan. Enzymen doen een deel van hun werk op die manier in cellen, werken als katalysatoren om reacties te versnellen en dat nieuwe product door te geven aan het volgende enzym. In dit geval, de "stokjes" zijn de producten van deze reacties, wisselen tussen elke overdracht. Dus enzym nr. 1 wijzigt het stokje en geeft het door aan enzym nr. 2, die het stokje modificeert en het doorgeeft aan enzym nr. 3 enzovoort totdat het gewenste product is bereikt.

"Stel je voor dat je een product wilt doorgeven aan de volgende persoon, ' zei Chen. 'Maar jullie zijn zo ver uit elkaar dat het moeilijk is om het door te geven. Als je de afstand tussen de verschillende partners verkleint, je krijgt een betere efficiëntie en nauwkeurigheid en je vermindert de concurrentie."

In de natuur, enzymen komen vaak in groepen samen om dit gezamenlijke werk dichter bij elkaar te doen, met behulp van op eiwitten gebaseerde steigers als hun verzamelplaats en op die manier een "cascade" van biochemische reacties te produceren.

Chen en Berckman hebben een verbeterde manier gevonden om de constructie en plaatsing van die steigers te controleren, evenals de cascade van reacties die ze produceren, met behulp van de revolutionaire nieuwe genetische technologie die bekend staat als CRISPR/Cas9.

CRISPR is een acroniem (geclusterd, regelmatig tussen elkaar liggende palindroomherhalingen) die DNA-sequenties beschrijft die worden gebruikt in het immuunsysteem van bepaalde bacteriële cellen. Wanneer de bacteriecel wordt aangevallen door een virus, het knipt een stukje DNA van het virus af en slaat het op, die informatie gebruiken om de aanvaller te herkennen en te vernietigen de volgende keer dat deze in de buurt komt.

Het proces omvat een eiwit genaamd Cas9, die zich bindt aan het beoogde DNA-segment en het op die plek snijdt. Genetici kunnen dat proces nu gebruiken om de genetische code te bewerken om mutaties te verwijderen die ziekte of andere disfunctie veroorzaken.

Chen en Berckman bewerken geen genetische code met CRISPR. Ze gebruiken een aangepaste vorm van Cas9, genaamd dCas9, die niet dat schaarachtige vermogen heeft, maar wel als een 'superbinder' fungeert. Het houdt vast aan elke gerichte DNA-sequentie en zorgt voor een nauwkeurige plaatsing van deze enzymstructuren en hun cascade van reacties.

Chen heeft dCas9 al gebruikt voor genregulatie en beeldvormingstoepassingen. Dit is een nieuwe applicatie.

Geleid in zijn werk door RNA, de techniek zorgt voor een groter aantal fusiepunten en een noodzakelijk ontgrendelingsmechanisme genaamd "toehold gRNA, "verhogen van zowel precisie, efficiëntie en voorspelbaarheid.

"We hebben een nauwkeuriger lopende band gemaakt, "Zei Berckman. "We kunnen het aanzetten, nu moeten we het kunnen uitschakelen. Vervolgens, uiteindelijk, je zou dit kunnen toepassen op zoveel trajecten als je maar kunt bedenken:farmacie, biobrandstoffen, kankertherapieën."