DNA-basenparen kunnen zich nu ook vormen in een metal-organic framework. Het demonstreert de mogelijkheden van zo’n MOF als chemische nanoreactor, schrijven Kyriakos Stylianou en collega’s van EPFL Valais Wallis (Sion, Zwitserland) in Nature Communications.

Kort samengevat ontwierpen ze een MOF-structuur die is opgebouwd uit Zn²⁺-ionen, de nucleobase adenine (A) en een tweede organische component. In dit MOF genaamd SION-19 zit het adenine dusdanig verwerkt dat de kant, die zich in DNA pleegt te binden aan de base thymine (T), vrij toegankelijk is vanuit een deel van de poriën. Die poriën zijn bovendien precies groot genoeg om thymine naar binnen te laten diffunderen en het daar via de gebruikelijke waterstofbruggen aan adenine te laten binden.

Eenmaal gebonden zitten de thymines precies in de goede stand, én op exact de juiste afstand van elkaar, om ze twee aan twee een dimeer te laten vormen onder invloed van UV-licht. Twee koolstofatomen van elk thyminemolecuul verenigen zich daarbij tot een cyclobutaanring. De Thy<>Thy-dimeren, ook wel dithymine genoemd, komen niet vanzelf meer de poriën uit. Maar je kunt ze wel in handen krijgen door achteraf het MOF uit elkaar te laten vallen en de restanten op te zuiveren.

Bekend is dat thyminedimerisatie onder invloed van UV-licht ook optreedt in natuurlijk DNA, en het staat vrijwel vast dat dit een belangrijke rol speelt bij het ontstaan van huidkanker. Onderzoek in die richting werd tot nu toe bemoeilijkt omdat dithymines vrij lastig zijn te synthetiseren, en de hier beschreven methode brengt daar wellicht verandering in.

Maar veel belangrijker is de proof of principle: het feit dát je op de computer nu een MOF kunt ontwerpen met de juiste inwendige vormen en afmetingen om willekeurige moleculen in de gewenste positie te brengen voor een ‛lastige’ chemische reactie.

bron: EPFL