Notícias | Moléculas neutras podem se comportar como carregadas? Equipe dos EUA questiona a bioquímica convencional
Um estudo liderado pela University of Massachusetts Amherst questiona uma visão antiga sobre os polieletrólitos zwitteriônicos: embora considerados eletricamente neutros, eles se deslocam em um campo elétrico como partículas carregadas. Publicado na Nature Communications, o trabalho pode contribuir para a análise de proteínas e carboidratos, a administração de medicamentos e outras aplicações biomédicas.
O estudo foi realizado pela estudante de pós-graduação em ciência e engenharia de polímeros Yeseul Lee e pelo autor sênior Murugappan Muthukumar, professor Wilmer D. Barrett.
Polímeros neutros se comportam como se fossem carregados, contrariando uma suposição padrão
Os polieletrólitos zwitteriônicos são formados por unidades zwitteriônicas que contêm grupos positivos e negativos, mas são neutros no conjunto; portanto, convencionalmente, não deveriam se deslocar em um campo elétrico. A eletroforese de molécula única mostrou que:
O PSBMA se comporta como se tivesse carga negativa
O PMPC se comporta como se tivesse carga positiva
Em outras palavras, moléculas neutras que não deveriam apresentar resposta se deslocaram em uma direção específica.
"Minha pesquisa examina o comportamento de proteínas e aminoácidos, os blocos de construção dos polímeros biológicos", disse Lee. "No ambiente celular superlotado, entender como as moléculas se deslocam e se comunicam é essencial."
Por que as moléculas neutras se deslocam? A chave é a "carga oculta"
A equipe identificou o mecanismo:
Um polieletrólito zwitteriônico tem uma estrutura semelhante a uma costela, com uma extremidade carregada projetando-se para fora e a outra próxima à cadeia principal do polímero. O estudo mostrou que:
O PSBMA tem carga negativa na "ponta" da costela
O PMPC tem carga positiva na "ponta"
A outra carga é enfraquecida e fica em grande parte "oculta" perto da cadeia principal
Por isso, a carga na ponta determina a direção do movimento em um campo elétrico.
Uma segunda descoberta: os campos elétricos dentro das células não são uniformes
Em geral, os cientistas presumiam que o eletrólito celular ao redor das macromoléculas biológicas tinha uma constante dielétrica uniforme, enfraquecendo cada carga de maneira igual. O estudo, porém, constatou que:
As constantes dielétricas locais diferem ao redor das cargas positivas e negativas
A constante dielétrica é substancialmente menor perto da cadeia principal do polímero
Ela aumenta mais distante da cadeia principal e mais perto da ponta
Isso sugere que os campos elétricos microscópicos dentro das células são mais complexos do que se pensava e que as interações moleculares não podem ser descritas por uma única regra uniforme.
"Isso contribui para a mecânica fundamental da bioquímica", disse Muthukumar. "Ninguém sabia que a constante dielétrica mudava com a distância da cadeia principal do polímero. Nós a observamos e quantificamos as consequências."
Uma nova base para a pesquisa de proteínas e a medicina de precisão
A descoberta de que moléculas neutras podem se comportar como carregadas oferece uma nova perspectiva sobre a montagem, o movimento e as interações das proteínas. Segundo a equipe, ela pode contribuir para:
Detecção precoce de doenças
Administração precisa de medicamentos
Análise e identificação de proteínas e carboidratos
Triagem e separação de biomoléculas
O estudo foi financiado pela National Science Foundation (NSF) dos EUA e pelo Air Force Office of Scientific Research (AFOSR).
Notícias | Moléculas neutras podem se comportar como carregadas? Equipe dos EUA questiona a bioquímica convencional
Notícias | Moléculas neutras podem se comportar como carregadas? Equipe dos EUA questiona a bioquímica convencional
Um estudo liderado pela University of Massachusetts Amherst questiona uma visão antiga sobre os polieletrólitos zwitteriônicos: embora considerados eletricamente neutros, eles se deslocam em um campo elétrico como partículas carregadas. Publicado na Nature Communications, o trabalho pode contribuir para a análise de proteínas e carboidratos, a administração de medicamentos e outras aplicações biomédicas.
O estudo foi realizado pela estudante de pós-graduação em ciência e engenharia de polímeros Yeseul Lee e pelo autor sênior Murugappan Muthukumar, professor Wilmer D. Barrett.
Polímeros neutros se comportam como se fossem carregados, contrariando uma suposição padrão
Os polieletrólitos zwitteriônicos são formados por unidades zwitteriônicas que contêm grupos positivos e negativos, mas são neutros no conjunto; portanto, convencionalmente, não deveriam se deslocar em um campo elétrico. A eletroforese de molécula única mostrou que:
O PSBMA se comporta como se tivesse carga negativa
O PMPC se comporta como se tivesse carga positiva
Em outras palavras, moléculas neutras que não deveriam apresentar resposta se deslocaram em uma direção específica.
"Minha pesquisa examina o comportamento de proteínas e aminoácidos, os blocos de construção dos polímeros biológicos", disse Lee. "No ambiente celular superlotado, entender como as moléculas se deslocam e se comunicam é essencial."
Por que as moléculas neutras se deslocam? A chave é a "carga oculta"
A equipe identificou o mecanismo:
Um polieletrólito zwitteriônico tem uma estrutura semelhante a uma costela, com uma extremidade carregada projetando-se para fora e a outra próxima à cadeia principal do polímero. O estudo mostrou que:
O PSBMA tem carga negativa na "ponta" da costela
O PMPC tem carga positiva na "ponta"
A outra carga é enfraquecida e fica em grande parte "oculta" perto da cadeia principal
Por isso, a carga na ponta determina a direção do movimento em um campo elétrico.
Uma segunda descoberta: os campos elétricos dentro das células não são uniformes
Em geral, os cientistas presumiam que o eletrólito celular ao redor das macromoléculas biológicas tinha uma constante dielétrica uniforme, enfraquecendo cada carga de maneira igual. O estudo, porém, constatou que:
As constantes dielétricas locais diferem ao redor das cargas positivas e negativas
A constante dielétrica é substancialmente menor perto da cadeia principal do polímero
Ela aumenta mais distante da cadeia principal e mais perto da ponta
Isso sugere que os campos elétricos microscópicos dentro das células são mais complexos do que se pensava e que as interações moleculares não podem ser descritas por uma única regra uniforme.
"Isso contribui para a mecânica fundamental da bioquímica", disse Muthukumar. "Ninguém sabia que a constante dielétrica mudava com a distância da cadeia principal do polímero. Nós a observamos e quantificamos as consequências."
Uma nova base para a pesquisa de proteínas e a medicina de precisão
A descoberta de que moléculas neutras podem se comportar como carregadas oferece uma nova perspectiva sobre a montagem, o movimento e as interações das proteínas. Segundo a equipe, ela pode contribuir para:
Detecção precoce de doenças
Administração precisa de medicamentos
Análise e identificação de proteínas e carboidratos
Triagem e separação de biomoléculas
O estudo foi financiado pela National Science Foundation (NSF) dos EUA e pelo Air Force Office of Scientific Research (AFOSR).
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