Optische isomeren zijn spiegelbeeld van elkaar net als de linker- en rechterhand

Biomoleculen hebben vrijwel allemaal een gespiegelde vorm die qua atoomopbouw gelijk zijn maar structureel elkaars spiegelvorm, zoiets als onze rechter- en linkerhand. In het lichaam worden altijd of de links- of de rechtsdraaiende vorm gebruikt. Onderzoekers van het Duitse kankerinstituut zijn bezig die niet-natuurlijk spiegelbiomoleculen te synthetiseren. Ze denken dat die therapeutische mogelijkheden hebben, aangezien het lichaam ze niet herkent en dus ook het afweersysteem ze niet vernietigt, is hun gedachte.
Je zou het gespiegeld leven kunnen noemen waar de onderzoekers naar op zoek zijn. Twee identieke stoffen maar structureel gezien elkaars spiegelbeelden worden optische isomeren of ook enantiomeren genoemd. Die eerste term heeft er mee te maken dat gepolariseerd licht door enantiomeren gedraaid wordt: naar links en naar rechts. En zo zijn de termen linksdraaiend en rechtsdraaiend in zwang gekomen (vaak aangeduid met, L en D of l en d; ook wel S en R). Bijna alle (natuurlijke) eiwitten zijn opgebouwd uit linksdraaiende aminozuren, terwijl de bouwstenen van DNA en RNA rechtsdraaiend zijn.

Onderzoekers van het Duitse kankerinstituut in Heidelberg zijn nu bezig met het synthetiseren van biomoleculen in de (niet-natuurlijke) spiegelvorm, dus eiwitten van rechtsdraaiende aminozuren. “Ons doel is om eenvoudige, niet-natuurlijke biologische systemen in spiegelvorm te creëren, die niet wisselwerken met de natuurlijke”, zegt projectleider Jörg Hoheisel. Tot nu toe zijn de onderzoekers er in geslaagd het enzym (=eiwit) DNA-ligase te maken opgebouwd uit rechtsdraaiende aminozuren. Ligases plakken stukken DNA aan elkaar; in dit geval de linksdraaiende variant van DNA. Er zouden al meer D-eiwitten zijn die DNA repliceren (kopiëren) of transcriberen in RNA. Hoheisel: “Zover zijn we tot dusver gekomen. We gaan nu beginnen aan de gespiegelde vorm van ribosomen.” In de ribosomen worden RNA-moleculen afgelezen en de door het RNA gecodeerde eiwit gesynthetiseerd. “Als we die eenmaal hebben dan kunnen we vrij eenvoudig elk type eiwit produceren.”

Gespiegeld

Het idee van de onderzoekers is een niet-natuurlijk biologisch systeem te creëren dat niet interfereert met de natuur maar chemisch en biofysisch identiek is. “Uiteindelijk zou dat kunnen leiden tot een archetypische spiegelkopie van een cel”, zegt de onderzoeker.
We praten dan wel over de verre toekomst. De onderzoekers denken dat het spiegelleven veel eerder al therapeutische waarde zou kunnen hebben. De onderzoekers denken dan aan de gespiegelde vorm van antilichamen, die een belangrijke functie hebben in ons afweersysteem.
Er worden nu al antilichamen gesynthetiseerd en gebruikt als medicijnen voor een aantal ziektes (onder meer kanker). De kans bestaat echter dat het lichaam antilichamen aanmaakt tegen deze synthetische antilichamen. Hoheisel: “Voor het lichaam zijn dat indringers die bestreden moeten worden. Een antilichaam dat bestaat uit rechtsdraaiende aminozuren zal waarschijnlijk geen afweerreactie veroorzaken aangezien het afweersysteem geen D-moleculen herkent.”
Daar komt bij dat spiegelantilichamen waarschijnlijk langer hun heilzame werking bewaren, aangezien ze in het lichaam moeilijker worden afgebroken dan de natuurlijke L-eiwitten. Ze kunnen ook gewoon worden ingenomen als pillen aangezien de spijsvertering er niets mee kan, denken de onderzoekers. Ik ben een leek en vraag me af of die ‘verkeerd gedraaide’ antilichamen dan wel zullen werken, want in het leven is vorm wezenlijk. Optische isomeren mogen dan chemisch gezien identiek zijn maar niet qua vorm. Ik neem aan dat de onderzoekers daar ten minste een gedachte over hebben…

Bron: Science Daily