Die Wissenschaftler näher dran, um zu verstehen, wie und warum Wasser ist lebenswichtig für das Leben notwendigen. In der Woche in die National Academy of Sciences eine Arbeit hatte, die eine ernsthafte Beweis dafür, dass Proteine — komplexe und große Moleküle, die sich in bestimmten Formen, so dass das lecken biologische Reaktionen auslösen — nicht selbst können Auslaufen. Stattdessen фолдинг Eiweiß wird viel weniger Wassermolekülen umgeben, die Eichhörnchen, ziehen und schieben Sie, um die für den Bruchteil einer Sekunde in einer bestimmten Weise gefaltet, wie einem kleinen Origami-Künstlern, die stapeln sich riesige Blätter Papier mit einer unglaublichen Geschwindigkeit.
Донгпинг Chung, Leiter der Forschungsgruppe an der Ohio State University, der die Entdeckung machte, nannte diese Arbeit «ein wichtiger Schritt nach vorne» im Sinne der Wasser-Protein-Wechselwirkungen und sagte, dass Sie antwortet auf die Frage, über die manches Kopfzerbrechen verursacht hat Wissenschaftler seit Jahrzehnten.
«Lange Zeit haben Wissenschaftler versucht, herauszufinden, wie Wasser in Wechselwirkung mit Proteinen. Das ist das fundamentale Problem, die relevant für die Struktur, Stabilität, Dynamik und schließlich der Funktion des proteins», erklärt Chung. «Wir glauben, dass wir jetzt eine selbstbewusste direkte Beweise dafür, dass auf ultrakurzen Zeitskalen (пикосекундах, триллионных Bruchteilen von Sekunden) Wasser Protein moduliert die Schwankungen», Schloss er.
Jeong, ein Professor von Chemie und von Biochemie, und seinem Team verwendeten сверхкороткие Laser-Impulse für Aufnahmen von sich bewegenden Moleküle des Wassers rund um die DNA-Polymerase, eine Art von Protein, das hilft, die DNA zu vervielfältigen.
Um einen guten Blick auf diese Interaktion, musste genau zu lokalisieren optische Sonden auf der Oberfläche des proteins, sagt der Wissenschaftler. Die Wissenschaftler haben Moleküle der Aminosäure Tryptophan im Protein als Sonde und Maßen, wie bewegt sich das Wasser um ihn herum.
In der Regel Wassermoleküle fließen aneinander vorbei пикосекундными Geschwindigkeiten, wohingegen Proteine zu klappen mit Nanosekunden-Geschwindigkeit — 1000 mal langsamer. Zuvor hatte eine Gruppe von Чжона zeigte, dass die Moleküle des Wassers zu verlangsamen, wenn Sie mit Protein. Aber wenn Sie mit ihm verbunden sind, Wassermoleküle noch bewegen 100 mal schneller als die Eichhörnchen.
In einer neuen Studie konnten Wissenschaftler feststellen, dass die Wassermoleküle direkt betrafen die «Seitenketten» Protein, Teile der Protein-Moleküle, die sich in Verbindung und löste sich untereinander, wodurch фолдинг und Funktionen. Die Forscher konnten auch bemerken Synchronisierung der Bewegung der Moleküle.
Die Computersimulation Суперкомпьютерном Zentrum von Ohio konnten die Wissenschaftler visualisieren, was geschieht: dort, wo das Wasser bewegte sich in einer bestimmten Weise, eine Sekunde später сворачивался Protein, als ob ein Molekül Wasser schob Protein, die Form zu ändern.
Wasser kann nicht beliebig ändern Form des proteins, erklärte Chung. Proteine können zu Falten und entfalten auf verschiedene Weise, abhängig von den Aminosäuren, aus denen Sie bestehen.
«Wir haben gezeigt, dass die endgültige Form des proteins hängt von zwei Dingen: Wasser-und Aminosäuren selbst. Jetzt können wir sagen, dass auf ultraschnellen Zeitskalen Schwankungen auf der Oberfläche des proteins kontrolliert флуктуациями Wasser. Wassermoleküle arbeiten zusammen wie ein großer Netzwerk, die Steuerung der Bewegung von Proteinen».
Wissenschaftler haben begonnen, zu verstehen, warum das Leben kann nicht ohne Wasser
Ilja Hel