Een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt hoe moleculaire machines in elkaar zetten, een ontdekking die zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om apparaten op nanoschaal te ontwerpen en te bouwen.

De onderzoekers van de University of California, Berkeley, de University of Illinois in Urbana-Champaign en het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan, gebruikten een combinatie van experimentele technieken en computersimulaties om de assemblage van een eiwit genaamd GroEL. GroEL is een chaperonine, een soort eiwit dat andere eiwitten helpt in de juiste vorm te vouwen.

De onderzoekers ontdekten dat GroEL zich assembleert via een reeks opeenvolgende stappen, die elk worden geactiveerd door de binding van ATP, de energievaluta van de cel. Ten eerste binden twee GroEL-subeenheden aan elkaar om een ​​dimeer te vormen. Vervolgens binden twee dimeren zich aan elkaar om een ​​tetrameer te vormen. Ten slotte binden twee tetrameren zich aan elkaar om het volwassen GroEL-complex te vormen.

De onderzoekers ontdekten ook dat de assemblage van GroEL sterk gereguleerd is. De binding van ATP aan GroEL veroorzaakt bijvoorbeeld een conformationele verandering die een hydrofoob oppervlak op het eiwit blootlegt. Dit oppervlak interageert vervolgens met andere eiwitten, zoals de co-chaperonine GroES, om ze te helpen in de juiste vorm te vouwen.

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen kunnen leiden tot nieuwe manieren om apparaten op nanoschaal te ontwerpen en te bouwen. Door te begrijpen hoe moleculaire machines in elkaar zetten, zouden wetenschappers nieuwe materialen en apparaten kunnen creëren met nauwkeurig gecontroleerde structuren en functies.

"Dit onderzoek biedt een nieuw inzicht in hoe moleculaire machines assembleren", zegt senior auteur Dr. John Kuriyan, hoogleraar moleculaire en celbiologie aan UC Berkeley. "Deze kennis zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om apparaten op nanoschaal te ontwerpen en te bouwen die een breed scala aan toepassingen kunnen hebben, van medicijnen tot energie."

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.