Новини все hi-tech - вчені почали розуміти, чому життя не може без

Новини все hi-tech - вчені почали розуміти, чому життя не може без

Вчені підібралися ближче до розуміння того, як і чому вода є життєво необхідною для життя. На тижні в Національній академії наук з'явилася робота, що забезпечує серйозний доказ того, що білки - складні і великі молекули, які згортаються в певні форми, дозволяючи протікати біологічних реакцій - не можуть згортатися самостійно. Замість цього згортання білків забезпечується набагато меншими молекулами води, які оточують білки, тягнуть і штовхають їх, щоб ті за частки секунди згорнулися певним чином, подібно крихітним художникам орігамі, які складають гігантські листи паперу з неймовірною швидкістю.

Донгпінг Чжон, керівник дослідницької групи в Університеті штату Огайо, який зробив відкриття, назвав цю роботу «великим кроком вперед» в розумінні водно-білкових взаємодій і сказав, що вона відповідає на питання, над яким ламали голови вчені десятки років.

«Довгий час вчені намагалися з'ясувати, як вода взаємодіє з білками. Це фундаментальна проблема, яка має відношення до структури, стабільності, динаміці і, нарешті, функції білка », заявив Чжон. «Ми вважаємо, що тепер у нас є впевнені прямі докази того, що на надкоротких часових масштабах (пікосекунди, трильйонних частках секунди) вода модулює білкові флуктуації», уклав він.

Чжон, професор хімії і біохімії, і його команда використовували сверхкороткие лазерні імпульси для зйомки рухомих молекул води навколо ДНК-полімерази, типу білка, який допомагає відтворювати ДНК.

Щоб отримати хороший вид на це взаємодія, довелося точно локалізувати оптичні зонди на поверхні білка, каже вчений. Вчені ввели молекули амінокислоти триптофану в білок в якості зонда і виміряли, як вода рухається навколо нього.

Зазвичай молекули води течуть повз один одного з пикосекундной швидкостями, тоді як білки згортаються з наносекундной швидкостями - в 1000 разів повільніше. Раніше група Чжона продемонструвала, що молекули води сповільнюються, стикаючись з білком. Але коли вони пов'язані з ним, молекули води як і раніше рухаються в 100 разів швидше, ніж білок.

У новому дослідженні вчені змогли визначити, що молекули води безпосередньо стосувалися «бічних ланцюгів» білка, частин білкової молекули, які зв'язуються і розв'язуються між собою, забезпечуючи фолдінг і функції. Дослідники також змогли відзначити синхронізацію руху молекул.

Комп'ютерне моделювання в суперкомп'ютерному центрі Огайо дозволило вченим візуалізувати те, що відбувається: там, де вода рухалася певним чином, секундою пізніше сворачивался білок, як якщо б молекула води підштовхувала білок до зміни форми.

Вода не може довільно змінювати форму білка, пояснив Чжон. Білки можуть згортатися і розгортатися декількома способами, в залежності від амінокислот, з яких складаються.

«Ми показали, що остаточна форма білка залежить від двох речей: води і самих амінокислот. Тепер ми можемо сказати, що на надшвидких тимчасових масштабах флуктуації на поверхні білка контролюються флуктуаціями води. Молекули води працюють разом подібно великої мережі, керуючи рухом білків ».

Схожі статті