Ett par kemister vid universitetet i Groningen i Nederländerna har observerat kommunikation mellan rotorer i en molekylär motor. I deras studie, rapporterad i Journal of the American Chemical Society , Carlijn van Beek och Ben Feringa genomförde experiment med alkenbaserade molekylära motorer.

Molekylära motorer är naturliga eller konstgjorda molekylära maskiner som omvandlar energi till rörelse i levande organismer. Ett exempel skulle vara DNA-polymeras som omvandlar enkelsträngat DNA till dubbelsträngat DNA. I denna nya ansträngning experimenterade forskarna med ljusdrivna, alkenbaserade molekylära motorer, med hjälp av ljus för att driva molekylära rotorer. Som en del av sina experiment skapade de en motor bestående av tre växlar och två rotorer och observerade en instans av kommunikation mellan två av rotorerna.

För att bygga sin motor började forskarna med delar av befintliga två motorer, som överbryggade dem. Den resulterande isoindigo-strukturen, fann de, tillade en annan dimension till deras motor i förhållande till andra syntetiserade motorer – deras hade en fördubblad, metastabil mellanhand som förbinder två av rotorerna, vilket möjliggjorde kommunikation mellan de två.

Detta, konstaterar de, innebar att en rotor inte behövde genomföra en rotation innan den andra aktiverades, vilket är normalfallet. Och detta ledde till förändringar i strukturen som drev motorns centrala kärna, vilket i sin tur påverkade den andra rotorns rörelse – ett exempel på kommunikation mellan de två rotorerna.

För att observera deras motor i aktion kombinerade forskarna NMR och UV-synlig spektroskopi. De körde också sin motor i en kammare kyld till –110°C för att bromsa åtgärden för att göra den synlig när händelserna utspelade sig. Detta gjorde det möjligt för dem att titta på motorn i detalj steg för steg.

Forskarna genomförde också DFT-experiment som gjorde att de kunde karakterisera alla strukturer som var möjliga med tanke på de motordelar de hade tillgängliga. De erkänner att de inte kunde hitta en förklaring till kommunikationsmekanismen som uppstod i deras motor, även om de föreslår att deras fynd skulle kunna ge en bättre förståelse för de typer av koppling som kan uppstå i molekylära motorer.

Mer information: Carlijn L. F. van Beek et al, Coupled Rotary Motion in Molecular Motors, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14430

Journalinformation: Tidskrift för American Chemical Society

© 2024 Science X Network