أخبار | هل يمكن للجزيئات المتعادلة أن تتصرف كأنها مشحونة؟ فريق أمريكي يتحدى مفاهيم الكيمياء الحيوية التقليدية

أخبار | هل يمكن للجزيئات المتعادلة أن تتصرف كأنها مشحونة؟ فريق أمريكي يتحدى مفاهيم الكيمياء الحيوية التقليدية

تتحدى دراسة بقيادة جامعة ماساتشوستس أمهرست تصورًا راسخًا عن متعددات الأيونات المزدوجة؛ فعلى الرغم من اعتبارها متعادلة كهربائيًا، تتحرك عبر المجال الكهربائي كالجسيمات المشحونة. وقد يدعم العمل المنشور في Nature Communications تحليل البروتينات والكربوهيدرات وتوصيل الأدوية وتطبيقات طبية حيوية أخرى.

أجرت الدراسة ييسول لي، طالبة دراسات عليا في علوم وهندسة البوليمرات، والمؤلف الرئيسي موروجابان موثوكومار، أستاذ كرسي ويلمَر د. باريت.

بوليمرات متعادلة تتصرف كأنها مشحونة، بما يقلب افتراضًا شائعًا

تتكون متعددات الأيونات المزدوجة من وحدات مزدوجة الأيون تحتوي على مجموعات موجبة وسالبة، لكنها متعادلة إجمالًا، ولذلك يُفترض تقليديًا ألا تتحرك في مجال كهربائي. وأظهر الرحلان الكهربائي للجزيء المفرد أن:

PSBMA يتصرف كأنه سالب الشحنة

PMPC يتصرف كأنه موجب الشحنة

أي إن الجزيئات المتعادلة التي لم يكن يُتوقع أن تستجيب تحركت في اتجاه محدد.

قالت لي: "يدرس بحثي سلوك البروتينات والأحماض الأمينية، وهي لبنات بناء البوليمرات الحيوية. وفي البيئة الخلوية المكتظة، من الضروري فهم كيفية تحرك الجزيئات وتواصلها."

لماذا تتحرك الجزيئات المتعادلة؟ السر في "الشحنة الخفية"

حدد الفريق الآلية:

تتشكل بنية متعدد الأيونات المزدوجة كضلع، يبرز أحد طرفيه المشحونين إلى الخارج بينما يقع الآخر قرب العمود الفقري للبوليمر. وأظهرت الدراسة:

يحمل PSBMA شحنة سالبة عند "طرف" الضلع

يحمل PMPC شحنة موجبة عند "الطرف"

تضعف الشحنة الأخرى وتكون "مخفية" إلى حد كبير قرب العمود الفقري

ولذلك تحدد الشحنة عند الطرف اتجاه الحركة في المجال الكهربائي.

إنجاز ثانٍ: المجالات الكهربائية داخل الخلايا ليست متجانسة

افترض العلماء عمومًا أن للإلكتروليت الخلوي المحيط بالجزيئات الحيوية الكبيرة ثابت عزل كهربائي متجانس يضعف كل شحنة بالتساوي. لكن الدراسة وجدت بدلًا من ذلك:

تختلف ثوابت العزل الموضعية حول الشحنات الموجبة والسالبة

يكون ثابت العزل أقل بكثير قرب العمود الفقري للبوليمر

ويزداد بالابتعاد عن العمود الفقري والاقتراب من الطرف

يشير ذلك إلى أن المجالات الكهربائية المجهرية داخل الخلايا أكثر تعقيدًا مما كان يُعتقد، وأن التفاعلات الجزيئية لا يمكن وصفها بقاعدة متجانسة واحدة.

قال موثوكومار: "يسهم هذا في فهم الآليات الأساسية للكيمياء الحيوية. لم يكن أحد يعلم أن ثابت العزل يتغير بحسب المسافة من العمود الفقري للبوليمر. لقد رصدنا ذلك وقسنا آثاره."

أساس جديد لأبحاث البروتينات والطب الدقيق

يوفر اكتشاف أن الجزيئات المتعادلة يمكن أن تتصرف كأنها مشحونة منظورًا جديدًا لتجمع البروتينات وحركتها وتفاعلاتها. وقال الفريق إنه قد يدعم:

الكشف المبكر عن الأمراض

التوصيل الدقيق للأدوية

تحليل البروتينات والكربوهيدرات والتعرف إليها

فحص الجزيئات الحيوية وفصلها

مولت الدراسة المؤسسة الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة (NSF) ومكتب البحث العلمي بالقوات الجوية (AFOSR).

مصدر القصة:

جُمعت من الإنترنت