Forskare vid Princeton University har byggt världens minsta mekaniskt sammankopplade biologiska struktur, en bedrägligt enkel kedja med två ringar gjord av små strängar av aminosyror som kallas peptider.

I en tidning publicerad 23 augusti i Naturkemi , teamet beskrev ett bibliotek med sådana strukturer tillverkade i deras labb – två sammankopplade ringar, en ring på en hantel, en daisy chain och en sammankopplad dubbel lasso – var och en runt en miljarddels meter i storlek. Studien visar också att vissa av dessa strukturer kan växla mellan minst två former, lägga grunden för en biomolekylär switch.

"Vi har kunnat bygga ett gäng strukturer som ingen har kunnat bygga tidigare, " sa A. James Link, professor i kemi och biologisk teknik, studiens huvudutredare. "Detta är de minsta gängade eller sammankopplade strukturerna du kan göra av peptider."

För att skapa dessa prylar, dubbade mekaniskt sammankopplade peptider, eller MIP, forskarna använde genteknik för att manipulera enskilda aminosyror i en naturligt förekommande lassopeptid, microcin J25, och styr peptiden att självmontera till nya former.

De förbigick också behovet av de hårda lösningsmedel och metalljoner som används för att bygga liknande syntetiska molekylära arkitekturer, arbete som stod i fokus för 2016 års Nobelpris i kemi. Detta jobb, med ett enpotsprotokoll i vatten, utnyttjar minimal kontroll över peptidernas eget formsökningsprogram för att skapa en helt ny klass av teknologi.

"Det bygger verkligen en bro mellan den biologiska världen, "Länk sa, "och det som hittills varit den syntetiska kemins lekplats." I tekniska termer, studien visar mikrocin J25 lassopeptider omvandlade till en [2]catenan, en rotaxan, en [c2]daisy chain och en dubbel-lasso makrocykel.