Structure-function relationships in dynamic combinatorial libraries

Effect van bouwstenen op chemische evolutie

Sommige moleculen kunnen door zelforganisatie uitgroeien tot nieuwe structuren, die vervolgens kunnen veranderen en uiteenvallen. Deze ‘chemische evolutie’ maakt het mogelijk in het laboratorium te onderzoeken hoe leven kan ontstaan uit levenloze bouwstenen.

Meniz Tezcan liet in haar promotieonderzoek zien hoe variaties in het ontwerp van de bouwstenen die bij dit soort experimenten worden gebruikt van invloed zijn op zelfassemblage en. Zij onderzocht allereerst twee op peptiden gebaseerde zelfreplicatoren die gebruikt zijn om supramoleculaire polymeren te synthetiseren met controleerbare grootte en samenstelling. De aard van de polymeren bleek sterk beïnvloed te worden door de morfologie van de moleculen waarmee de processen begonnen.

De meeste bouwstenen die in de groep waarin Tezcan werkte zijn ontwikkeld bestaan uit een aromatische kern met twee thiolgroepen en een kort peptide dat een b-sheet vormt, waarvan het eerste aminozuur als een spacer werkt. Tezcan laat zien hoe zelf-replicatie kan worden afgesteld door de lengte van de spacer te veranderen, in combinatoriële bibliotheken gemaakt van twee structureel verschillende bouwstenen.

Verder beschrijft zij parasitair gedrag tussen zelfreplicatoren die gevormd werden uit bouwstenen die in slechts één enkele methyleengroep van elkaar verschillen. Zij zag dat een 6-ring replicator alleen kon ontstaan met de hulp van een reeds bestaande 8-ring zelfreplicator. Met het oog op diversifiëring van zelfreplicatoren in een niet-evenwichts regime, heeft Tezcan flowopstellingen ontwikkeld. Eerst zette zij een systeem op met twee bouwstenen, waarna ze de experimentele condities optimaliseerde met betrekking tot doorstroomsnelheid, tijd en initiële replicatorsamenstelling. Daarna heeft ze gepoogd om een cross-katalytische cyclus te creëren door de introductie van een derde bouwsteen.

Het promotieonderzoek van Meniz Tezcan vond plaats bij de afdeling Synthetische Organische Chemie van het Stratingh Instituut, met financiering via NWO.

Zie ook: Leven maken in het lab

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/fda2c351-36f4-4762-b252-2bbd67a7a6f7