Technieuws

Logische schakelingen met enzymen

Pieter Edelman
Leestijd: 2 minuten

Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit in Jeruzalem hebben een enzymsysteem aangepast zodat het als logische poort kan dienen. Hun biologische schakeling werkt als And- of als Xor-functie. De Israëliërs publiceerden het werk in het jongste nummer van Angewandte Chemie International Edition. Enzymen zijn biologische katalysatoren die het metabolisme van alle levende wezens reguleren. Ronan Baron en zijn collega‘s namen voor het experiment glucose dehydrogenase en waterstofperoxidase. Het eerste enzym zet de suiker glucose om in gluconzuur, het tweede verandert waterstofperoxide in water. Beide zijn van elkaar afhankelijk via het NAD+/NADH-systeem. Glucose dehydrogenase heeft voor zijn reactie NAD+ nodig en zet dat om in NADH door er een waterstofatoom aan te koppelen. Waterstofperoxidase heeft juist NADH nodig en zet dit om in NAD+. Als een van de reacties stopt, kan de ander ook niet doorgaan.

Als inputsignalen gebruikten de onderzoekers de concentraties van glucose en waterstofperoxide, de stoffen die beide enzymen omzetten. Als output gebruikten ze de concentratie van gluconzuur, het product van glucose dehydrogenase. Deze bepaalden ze via optische detectie. Alleen bij aanwezigheid van beide inputsignalen kan de cyclus doorgaan en maakt het systeem gluconzuur. Hiermee vormt het effectief een And-poort.

De schakeling kan gelijktijdig dienen als Exclusive-or-poort. Deze geeft een outputsignaal als slechts een van beide inputsignalen aanwezig is. De wetenschappers gebruikten hiervoor een ander outputsignaal, namelijk de concentratie NADH. Aan het begin van de reactie zijn de concentraties van NADH en NAD+ gelijk. Als zowel glucose als waterstofperoxide aanwezig is, komt de reactie op gang en blijven deze concentraties op peil. Bij afwezigheid van glucose zet het waterstofperoxidase alle NADH om in NAD+ en bij afwezigheid van waterstofperoxide verandert het glucose dehydrogenase alle NAD+ in NADH.

This article is exclusively available to premium members of Bits&Chips. Already a premium member? Please log in. Not yet a premium member? Become one and enjoy all the benefits.

Login

Related content