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Hyperstabiles künstliches Protein

26.02.2020

An der Shinshu University wurde in Zusammenarbeit mit der Princeton University ein neues hyperstabiles künstliches Protein entwickelt. Sein Vorgänger, das Protein WA20, konnte Temperaturen von bis zu 75 °C standhalten. Es wird erwartet, dass Protein-Nanostrukturblöcke unter Verwendung von SUWA in naher Zukunft in der Nanotechnologie- und synthetischen Biologieforschung Anwendung finden werden.

Proteine und selbstorganisierende Proteinkomplexe erfüllen Funktionen innerhalb eines lebenden Organismus, ähnlich wie Nanomaschinen, was sie zu einer Schlüsselkomponente in verschiedenen Reaktionen macht. Ein künstliches Protein mit wünschenswerten Funktionen könnte viele Anwendungen in der Biopharmazie haben und chemische Reaktionen mit geringer Umweltbelastung ermöglichen. Diese Nanotechnologie hat die Größenordnung von Molekülen – 1/1000000 Millimeter, was die Arbeit mit ihnen erschwert, aber viele vielversprechende Anwendungen hat.

Proteine denaturieren oder zerfallen und verändern irreversibel ihre Struktur, etwa wenn das Wasser um ein Ei herum kocht oder sich ein Stück Filet in ein Steak verwandelt. Dies verhindert, dass Proteine verwendet werden, wenn sie Hitze standhalten sollen. Wissenschaftler setzten große Hoffnungen in die Verwendung von Proteinen in der Nanotechnologie und der synthetischen Biologie. Eine Neuentwicklung – SUWA (Super WA20) – ein Protein in Form einer „Säule“ konnte einer Temperatur von 100 °C standhalten und dabei nicht zerstört werden.

Das Protein SUWA de novo (Super WA20) ist deutlich stabiler als sein Vorgänger WA20. SUWA siedete nicht bei 100°C, aber WA20 denaturierte bei 75°C. Es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Denaturierungstemperatur des SUWA-Proteins 122°C beträgt. Es ist ein ultra-stabilisiertes künstliches Protein.

Die charakteristische dreidimensionale Struktur des SUWA-Dimers mit U-Topologie wurde durch Röntgenkristallographie aufgeklärt. Molekulardynamik-Modellierung legt nahe, dass die Stabilisierung des Zentrums der Alpha-Helices zur strukturellen Stabilisierung und hohen thermischen Stabilität von SUWA beiträgt.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Effiziente Rückgewinnung von Kobalt aus entladenen Batterien 03.04.2019

Sumitomo Metal hat ein effizientes Verfahren zur Rückgewinnung von Kobalt aus erschöpften Batterien für Elektrofahrzeuge und darüber hinaus entwickelt. Die Technologie wird es in Zukunft ermöglichen, die Verknappung dieses extrem seltenen Metalls auf der Erde, ohne das die Herstellung von wiederaufladbaren Batterien heute undenkbar ist, zu vermeiden oder abzumildern.

Kobalt wird zur Herstellung von Kathoden für Lithium-Ionen-Batterien verwendet und sorgt für die Stabilität dieser Zellen. Sumitomo Metal beispielsweise bezieht kobalthaltiges Erz aus Südostasien. Das Unternehmen verarbeitet das Erz zur Gewinnung von Kobalt in Japan und liefert das reine Metall dann an Batteriehersteller wie Panasonic und andere Unternehmen, die in den USA Batterien für Tesla-Autos liefern.

Etwa 60 % des Kobalts wird in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut. Minen im Kongo gehören amerikanischen und schweizerischen Unternehmen, wurden aber in den letzten Jahren aktiv von den Chinesen aufgekauft. So kaufte 2016 die chinesische Molybdenum einen wesentlichen Teil der Anteile an Tenke Fungurume von der amerikanischen Firma Freeport-McMoRan, die Kobaltminen im Kongo besitzt, und 2017 kaufte die Firma GEM aus Shanghai die Minen von der Schweizer Glencore. Analysten glauben, dass die Begrenzung der Kobaltabbaustätten bereits 2022 zu einer Verknappung dieses Metalls führen wird, sodass die Gewinnung von Kobalt aus recycelten Materialien diesen unglücklichen Moment in die Zukunft verschieben könnte.

Sumitomo Metal hat mit der Errichtung einer Pilotanlage in der Präfektur Ehime auf der Insel Shikoku begonnen, um die Möglichkeiten eines neuen Verfahrens zur Rückgewinnung von Kobalt aus gebrauchten Batterien zu erkunden. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die schnelle Extraktion von Kobalt in einer ausreichend reinen Form, um es sofort an die Batteriehersteller zurückzugeben. Bei der Verarbeitung von Batterien werden neben Kobalt übrigens auch Kupfer und Nickel gewonnen, was dem neuen Verfahren nur Vorteile bringt. Wenn sich die Pilotproduktion als erfolgreich erweist, wird Sumitomo Metal im Jahr 2021 mit der industriellen Verarbeitung von Batterien zur Gewinnung von Kobalt beginnen.

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