Насколько жизненно необходима вода?

 По результатам последних исследований, белок миоглобин (мышечный гемоглобин) по окончании его нагревания, может ренатурировать свои длинные цепи аминокислот при отсутствии жидкости. Фото: AzaToth/Wikimedia Commons По результатам последних исследований, белок миоглобин (мышечный гемоглобин) по окончании его нагревания, может ренатурировать свои длинные цепи аминокислот при отсутствии жидкости. Фото: AzaToth/Wikimedia CommonsКогда белки нагреваются, их длинные молекулярные цепи расширяются и сцепляются (денатурируют), делая их неспособными выполнять жизненно важные функции, такие как преобразование еды в энергию или насыщение крови кислородом. Ранее считалось, что вода необходима для молекул белка, чтобы молекулы смогли принимать свои натуральные свойства (ренатурировать), когда они охлаждаются после нагревания.

Исследование, проведённое в Университете Бристоля (Великобритания) показало, что белок миоглобин, который находится в эритроцитах, может ренатурировать при недостатке воды.

«Наши результаты бросают вызов существующей парадигме о роли молекул воды в функции ренатурирования белка, — написал в своём электронном письме для «Великой Эпохи» доктор Адам Перриман с химического факультета в Бристоле. — Это чрезвычайно сложная проблема, которая включает в себя фактически все типы химических реакций, происходящих при участии воды».

При нагревании белка происходит процесс, называемый денатурация. Классический пример — варёное яйцо, когда белки яйца при нагревании разворачиваются и склеиваются, образуя плотное «тело» яйца. Для варёных яиц этот процесс необратимый, но некоторые белки при охлаждении возвращают себе свою природную структуру (ренатурация).

В 1990-ых годах исследования показали, что у бакиболов, химических соединений атомов углерода, имеющих форму футбольного мяча, не было жидкой фазы. «Если Вы подогреете сухой образец этого материала, он испарится в газообразное состояние. Альтернативно, если Вы охладите газ, то он кристаллизуется в исходное состояние, — пояснил Перриман. — Это беспрецедентное явление возможно благодаря нано-размерам бакиболов. Белки являются также нано-размерными элементами и, соответственно, не имеют никакой жидкой фазы».

Перриман с коллегами перепроектировал поверхность молекулы миоглобина, переносящей кислород, используя полимерное поверхностно-активное вещество, таким образом, что белок имел способность «плавиться» и удалил все следы молекул воды с него.

«Когда я увидел, что структура белка была все еще неповреждённой в отсутствие воды (или любого растворителя), я решил посмотреть, сможет ли белок денатурироваться при нагревании, а при охлаждении вернуться в своё первоначальное состояние? Это и произошло», отметил учёный.

Исследователи использовали технику, названную Циркулярным дихроизмом в комплексе синхротронного излучения DIAMOND в графстве Оксфордшир (Великобритания), чтобы наблюдать, как изменится структура миоглобина в процессе его нагревания. Было выявлено, что белок остается устойчивым к намного более высокой температуре, чем наблюдается в природе.

«В воде при температуре 70-80 градусов по Цельсию денатурирует большинство белков [158—176 градусов по Фаренгейту]; однако мы наблюдали денатурацию в системе без растворителя (воды) при 155 градусах Цельсия [311 градусов по Фаренгейту],» — сказал Перриман.

Эти исследования могут быть направлены на разработку промышленных ферментов с высоким тепловым сопротивлением, для использования их в суровых условиях, сказал Перриман. «Одним из наших ключевых результатов было достижение очень значительного увеличения стабильности белка. Кроме того, наши жидкие белки имеют чрезвычайно высокую концентрацию, что также может быть полезно».

Один из способов применения — в качестве «умной» повязки на рану, которая могла бы наноситься аэрозолем, » сказал Перриман. «На данном направлении работа только начата, но у нас на ближайшем будущем действительно есть некоторые новые идеи использования соответствующих ферментов в промышленности»

Исследование опубликовано в журнале Chemical Science.

Версия на английском


Если Вам понравилась статья, не забудьте поделиться в соцсетях

Вас также может заинтересовать:

  • Большой адронный коллайдер "поймал" новую частицу
  • Солнце обрело семью
  • Растения предупреждают друг друга об опасности
  • Археологи нашли останки мезозойского жирафа
  • Галактика страдает раздвоением личности


  • Top