Der Paarungstanz der Moleküle
Einige Oligomere, d.h. Kettenmoleküle, die aus wenigen, sich wiederholenden Einheiten aufgebaut sind, falten sich in Lösung spontan zu dreidimensionalen Konformationen. Diese Foldamere können inzwischen synthetisch hergestellt werden und bieten damit hervorragende Modelle, um Proteinfaltungen zu untersuchen. Neuere Studien wiesen bei diesen Foldameren auch einen ultraschnellen Elektronentransport nach, da sie über einen schnellen Austauschmechanismus verfügen, eine Eigenschaft, die für molekulare Elektronik und Nanomaschinen von Bedeutung sein könnte. Mit EU-Fördermitteln wurden nun lange, starre, stäbchenförmige, helixartig gefaltete aromatische Amid-Oligomere detailliert untersucht. Das Projekt FOSIMEL (Aromatic foldamers for single molecule electronics) synthetisierte und funktionalisierte diese Foldamere in verschiedenen Lösungsmitteln und analysierte sie in Chloroform-, Chloroform-Aceton- und Chloroform-Acetonitril-Gemischen. Frühere Forschungsarbeiten der Gruppe beschrieben den Einbau stäbchenförmiger "Gastmoleküle" in spiralförmige Wirtsmoleküle. Die aktuelle Studie erweiterte dieses Konzept und untersuchte die Geschwindigkeitskonstante der Wicklung oder Verkettung in solchen Komplexen, wenn ein Ende fixiert ist. Man vermutete, dass sich bei unterschiedlicher Polarität der Lösungsmittel das lose Ende in die Helix einwickelt. Als Referenzzustand wurden daher Foldamermoleküle mit beidseitig fixierten Enden generiert, sodass sich nur das Wirtsmolekül darum wickeln kann. Mittels Kernresonanzspektren wurde dann die Komplexbildung und Kinetik des Wirt-Gast-Komplexes untersucht. Die Wissenschaftler zeigten, dass sowohl die molekulare Konformation als auch die Solvatation für die Bildung von Wirt-Gast-Komplexen (stäbchen- und spiralförmig) von Bedeutung sind. FOSIMEL lieferte damit weitere Hinweise für die Erforschung der Struktur und Funktion von Foldameren. Auf dieser Basis kann die Bildung von Foldameren nun modifiziert und gesteuert werden, um den Weg für neue innovative Nanomaschinen zu ebnen. Gleichzeitig steht nun ein innovatives Instrument für die Analyse biologischer Prozesse zur Verfügung.
Schlüsselbegriffe
Stäbchenförmig, molekulare Motoren, Nanomaschinen, Oligomere, Foldamere, Proteinfaltungsmechanismus, Lösungsmittel, verketten, Helix, Wirt-Gast-Komplex
