Haberler | Nötr moleküller yüklüymüş gibi davranabilir mi? ABD'li ekip geleneksel biyokimyaya meydan okuyor

Haberler | Nötr moleküller yüklüymüş gibi davranabilir mi? ABD'li ekip geleneksel biyokimyaya meydan okuyor

Massachusetts Amherst Üniversitesi öncülüğündeki bir çalışma, polizwitteriyonlara ilişkin uzun süredir kabul gören görüşü sorguluyor: Elektriksel olarak nötr kabul edilmelerine rağmen, bu moleküller elektrik alanında yüklü parçacıklar gibi hareket ediyor. Nature Communications'ta yayımlanan çalışma; proteinlerin ve karbonhidratların incelenmesini, ilaç taşınmasını ve diğer biyomedikal uygulamaları destekleyebilir.

Çalışmayı polimer bilimi ve mühendisliği lisansüstü öğrencisi Yeseul Lee ile kıdemli yazar, Wilmer D. Barrett Profesörü Murugappan Muthukumar yürüttü.

Nötr polimerler yüklüymüş gibi davranıyor ve standart bir varsayımı geçersiz kılıyor

Polizwitteriyonlar, hem pozitif hem de negatif gruplar içeren zwitteriyonik birimlerden oluşur; ancak genel olarak nötrdürler. Bu nedenle geleneksel görüşe göre elektrik alanında hareket etmemeleri gerekir. Tek moleküllü elektroforez şu sonuçları gösterdi:

PSBMA negatif yüklüymüş gibi davranıyor

PMPC pozitif yüklüymüş gibi davranıyor

Başka bir deyişle, hiçbir tepki vermemesi beklenen nötr moleküller belirli bir yönde hareket etti.

Lee, "Araştırmalarım proteinlerin ve biyolojik polimerlerin yapı taşları olan amino asitlerin davranışını inceliyor. Moleküllerin yoğun hücresel ortamda nasıl hareket ettiğini ve iletişim kurduğunu anlamak büyük önem taşıyor," dedi.

Nötr moleküller neden hareket ediyor? Anahtar, "gizli yükte"

Ekip mekanizmayı belirledi:

Bir polizwitteriyon, bir ucu dışarı doğru uzanan, diğer ucu ise polimer omurgasının yakınında bulunan bir kaburga gibi yapılandırılmıştır. Çalışma şunları gösterdi:

PSBMA'nın kaburganın "ucunda" negatif yük bulunuyor

PMPC'nin "ucunda" pozitif yük bulunuyor

Diğer yük zayıflıyor ve omurga yakınında büyük ölçüde "gizli" kalıyor

Bu nedenle uçtaki yük, elektrik alanındaki hareket yönünü belirliyor.

İkinci buluş: Hücrelerdeki elektrik alanları tekdüze değil

Bilim insanları genellikle biyomakromoleküllerin çevresindeki hücresel elektrolitin tekdüze bir dielektrik sabitine sahip olduğunu ve bunun her yükü eşit ölçüde zayıflattığını varsayıyordu. Ancak çalışma şu sonuçları ortaya koydu:

Pozitif ve negatif yüklerin çevresindeki yerel dielektrik sabitleri farklılık gösteriyor

Dielektrik sabiti, polimer omurgasının yakınında belirgin ölçüde daha düşük

Omurgadan uzaklaşıp uca yaklaştıkça artıyor

Bu bulgular, hücre içindeki mikroskobik elektrik alanlarının daha önce düşünülenden karmaşık olduğunu ve moleküler etkileşimlerin tek bir tekdüze kuralla açıklanamayacağını gösteriyor.

Muthukumar, "Bu, biyokimyanın temel mekanik anlayışına katkı sağlıyor. Hiç kimse dielektrik sabitinin polimer omurgasına olan mesafeyle değiştiğini bilmiyordu. Bunu gözlemledik ve sonuçlarını nicel olarak ortaya koyduk," dedi.

Protein araştırmaları ve hassas tıp için yeni bir temel

Nötr moleküllerin yüklü gibi davranabileceği bulgusu, proteinlerin bir araya gelmesi, hareketi ve etkileşimleri hakkında yeni bir bakış açısı sunuyor. Ekip, bunun şu alanlarda ilerleme sağlayabileceğini belirtti:

Hastalıkların erken tespiti

Hassas ilaç taşınması

Protein ve karbonhidrat analizi ve tanımlanması

Biyomoleküllerin taranması ve ayrıştırılması

Çalışma, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırmalar Ofisi (AFOSR) tarafından finanse edildi.

Haber kaynağı:

İnternetten derlenmiştir