Рубрики
Ученые пришли ближе к пониманию того, как и почему вода является жизненно важным для жизни. На неделе в Национальной академии наук работу, что создает серьезные доказательства того, что сложных белков и крупных молекул, которые складываются в определенные формы, оставляя протекать биологические реакции, — не могут быть уменьшены самостоятельно. Вместо фолдинг протеинов предусмотрено значительно меньше молекул воды, которые окружают протеины, тянут и толкают их, чтобы те, которые на долю секунды, позвонил в некотором роде, как маленький художники оригами, которые складываются гигантские листы бумаги с невероятной скоростью.
Dongping Юнг, глава исследовательской группы в Университете штата Огайо, который сделал открытие, он назвал эту работу «важным шагом вперед» в понимании водно-белковых взаимодействий и сказал, что он отвечает на вопрос, над чем ломали головы ученые десятки лет.
«Долгое время ученые пытались понять, как вода взаимодействует с протеинами. Это фундаментальная проблема, которая является актуальной для структуры, стабильности, динамики и, наконец, функция белков», сказал Юнг. «Мы считаем, что у нас теперь есть безопасные прямых доказательств, что сверхкоротких временных масштабах (пикосекундах, миллиардные доли секунды) воды модулирует белок колебания», — заключил он.
Юнг, профессор химии и биохимии, и его команда использовали сверхкороткие лазерные импульсы для съемки в движении молекул воды вокруг ДНК-полимеразы, тип белка, который помогает воспроизводить ДНК.
Чтобы получить хороший вид на это взаимодействие, должен был найти именно оптические зонды на поверхности белка, — говорит ученый. Ученые ввели молекулы аминокислоты триптофана в белках, как зонд и размеренно, как вода движется вокруг него.
Как правило, молекулы воды текут рядом друг с другом с пикосекундными скорости, в то время как белки сворачиваются с наносекундными скорость — 1000 раз медленнее. Ранее группа Юнг доказал, что молекулы воды замедляются, сталкиваясь с белком. Но когда они связаны с ним, молекулы воды движутся еще в 100 раз быстрее, чем протеин.
В новом изучении, научные работники смогли определить, что молекулы воды непосредственно коснулся «боковых цепей» белки, запасные белки и молекулы, которые связываются и развязываются между собой, обеспечивая фолдинг и функции. Исследователи также смогли заметить, синхронизации движения молекул.
Компьютерное моделирование в Суперкомпьютерном центре Огайо позволило ученым предсказать то, что происходит: там, где вода двигалась определенным образом, через секунду сворачивался белок, как если бы молекулы воды толкнул протеин к изменению формы.
Вода не может произвольно изменить форму белков, пояснил Юнг. Протеины могут быть уменьшены и разворачиваться несколькими способами, в зависимости от аминокислот, из которых состоят.
«Мы доказали, что окончательная форма белка зависит от двух вещей: воды и аминокислот. Теперь мы можем сказать, что сверхбыстрый временные масштабы колебаний на поверхности белка были проверены пустые воды. Молекулы воды работают вместе, как одна большая сеть, управляя движением белки».
Ученые начали понимать, почему жизнь не может без воды
Илья Хель