Monteer twee enzymen naast elkaar op een stukje synthetisch DNA en ze moeten elkaar de bal wel toespelen. Vooral als die bal óók met een touwtje aan dat DNA hangt, bewijst een publicatie in Nature Nanotechnology.

Het idee is om zo in vitro enzymcascadereacties op te tuigen die normaal alleen optreden als een levende cel de boel bij elkaar houdt, of die misschien wel helemaal nooit optreden omdat de enzymen in kwestie niet bij elkaar horen.

Hao Yan en collega’s van Arizona State University leverden de proof of principle met een glucose-6-fosfaatdehydrogenase (G6pDH) en een appelzuurdehydrogenase (MDH). G6pDH katalyseert de oxidatie van glucose-6-fosfaat waarbij de cofactor NAD⁺ wordt omgezet in NADH. Van dat NADH maakt MAD vervolgens weer NAD+, waarbij de H wordt gebruikt om oxaloacetaat te reduceren tot appelzuur.

Aan een stuk dubbelstrengs DNA werden beide enzymen vastgehecht. Halverwege kwam een enkelstrengs zijtakje , en dáár kwam het NAD⁺/NADH aan te hangen. Vervolgens was het een kwestie van net zo lang spelen met de onderlinge afstanden totdat dat NAD⁺ netjes heen en weer zwaaide tussen de actieve plekken van beide enzymen, en zo allebei de omzettingsreacties aan de praat hield.

De optimale afstand bleek overigens tweemaal 7 nanometer oftewel tweemaal 21 basenparen te zijn.

De auteurs hebben ook nog geprobeerd of ze de efficiëntie konden verhogen door vier NAD⁺-sen aan touwtjes te monteren in plaats van één. Dat bevestigde het vermoeden dat MDH duidelijk het traagste is van de twee: van de door G6pDH toegespeelde balletjes liet het de helft schieten. De logische oplossing is om de DNA-constructie wat complexer te maken zodat je elke G6pDH door twee of vier MDH’s omringt; dat werkt wel maar heeft het nadeel dat de helft van de complexen mislukt.

Op papier moet je op deze manier ook meer dan twee enzymen kunnen laten samenwerken, en kun je uiteindelijk zelfs complete metabole routes realiseren in vitro.

bron: Arizona State University