Voor het eerst is een synthetisch molecuul bedacht dat andere moleculen verplaatst tegen een concentratiegradiënt in. Tot nu toe konden alleen natuurlijke eiwitten in celmembranen dat, claimen Fraser Stoddart en collega’s van Northwestern University in Nature Nanotechnology.

Voorlopig heb je er helemaal niets aan, maar het geeft wel een nuttige denkrichting aan voor het creëren van pompfuncties in moleculaire machines.

Het pompje is in wezen een rotaxaan, dus een langgerekt haltervormig molecuul waar een tweede, ringvormige verbinding omheen past. In dit geval zit een van de uiteinden dusdanig in elkaar dat de ring er vanuit de oplossing omheen kan schuiven. Vervolgens krijg je een uitwisseling van elektronen tussen ring en halter, over en weer. De redoxevenwichten maken van die halter een soort ratel met energieniveaus in plaats van fysieke zaagtanden: de ring kan wel verder schuiven maar nooit terug.

De concentratiegradiënt ontstaat vervolgens doordat twee (of meer) van die ringen dat achtereenvolgens doen, waarna ze zich ophopen tegen het andere uiteinde van de halter en daar niet meer weg kunnen.

De ring in kwestie wordt omschreven als cyclobis(paraquat-p-fenyleen), afgekort CBPQT⁴⁺. De halter bestaat uit achtereenvolgens een 3,5-dimethylpyridiniumgroep, een viologeengroep, een isopropylfenylgroep, een triazoolring, een oligomethyleenketen en een 2,6-diisopropylfenylgroep. De afkorting luidt DB³⁺ waarbij DB wel voor ‘dumbbell’ oftewel halter zal staan.

De auteurs noemen hun ontwerp ‘well-crafted, yet minimalistic’ en geven grif toe dat ze nog heel ver verwijderd zijn van de complexiteit van membraaneiwitten, maar het is in elk geval een eerste stap.

bron: Nature Nanotechnology, Northwestern University