_ Oamenii de știință folosesc spectroscopia RMN de înaltă presiune pentru a studia structura proteine ​​dinamice

O presiune de 3.000 de bari este aplicată proteinei de șoc la rece B a lui Bacillus subtilis într-un tub mic în laboratorul de spectroscopie RMN de la Universitatea din Konstanz. Aceasta este de aproximativ trei ori presiunea apei în cel mai adânc punct al oceanului. Presiunea este atât de intensă încât proteina extrem de dinamică prezintă trăsături structurale care nu ar fi suficient de vizibile sub presiune normală.

Dar de ce oamenii de știință aplică o presiune atât de mare, care nu apare nicăieri altundeva pe planeta noastră în condiții naturale. conditii? Răspunsul este: Să studiem procese și proprietăți care sunt prea volatile pentru a fi observate în condiții normale.

„Această presiune mare ne permite să facem vizibile stări care există de fapt la 1 bar, dar pe care le putem doar observați direct la 3.000 de bari”, explică Frederic Berner, Universitatea din Konstanz. Literal „sub presiune ridicată”, cercetătorul doctorand investighează proprietățile unei proteine ​​determinate de structura sa și modul în care modificările structurii influențează la rândul lor proprietățile acesteia.

În grupul de cercetare Chimie fizică și rezonanță magnetică nucleară la Universitatea din Konstanz, condus de Michael Kovermann, el a implementat recent o nouă metodă de analiză a proprietăților structurale ale proteinelor la 3.000 de bari, cu o influență cât mai mică posibil din cauza efectelor înconjurătoare.

Cei doi cercetători își prezintă acum nouă abordare metodologică în jurnalul Angewandte Chemie International Edition.

Proteinele sunt elementele de bază ale vieții. Ele constau din lanțuri de aminoacizi a căror structură tridimensională poate lua o mare varietate de formațiuni. Ele „se pliază” în același mod în care o panglică lungă de hârtie poate fi pliată în diferite forme.

Proprietățile funcționale ale unei proteine ​​depind în mare măsură de plierea acesteia, astfel încât aceeași proteină poate avea efecte foarte diferite în celula, în funcție de forma în care este pliată. "Ceea ce este important pentru proteine ​​este structura lor, care, la rândul ei, este legată de funcționalități. Dacă doriți să identificați mecanismele biochimice, aveți nevoie de informații despre structura lor", spune Berner.

Oamenii de știință își propun să capteze proprietățile. a structurii proteinei în forma sa „pură” — cât mai neînnorat posibil de influențele din mediul său. Din două motive, însă, nu este atât de ușor: în primul rând, există aproape întotdeauna interacțiuni cu solventul care înconjoară proteina și cu secțiunile învecinate ale lanțului molecular al acesteia.

În al doilea rând, proteinele sunt foarte dinamice, plierea lor. este mereu în mișcare. De exemplu, există proteine ​​care se pliază constant și se întorc ca o foarfecă. În fracțiunea de secundă se deschide are loc o reacție chimică. Acest lucru se întâmplă mult prea repede pentru ca cercetătorii să-l poată examina în mod direct.

Și aici intervine presiunea de 3.000 de bari: molecula este presată într-o anumită stare — structura sa este manipulată: foarfecele rămâne deschisă. Folosind spectroscopie de rezonanță magnetică, cercetătorii pot studia acum proprietățile structurale specifice ale proteinei care nu sunt direct vizibile la presiune normală.

Metodele de analiză anterioare au acceptat adesea efectele asupra mediului și încearcă să le țină cont ulterior. Noua metodă de înaltă presiune a lui Kovermann și Berner, în schimb, poate suprima sau „corecta” efectele de mediu de la început („intrinsec”) și permite astfel o vedere a proteinei care este afectată cât mai puțin posibil. Este deosebit de logic să utilizați și să comparați noua metodă în combinație cu metodele existente, deoarece astfel diverșii factori de influență devin vizibili în detaliu.

Procedeul de înaltă presiune inventat la Universitatea din Konstanz a adus rezultate foarte bune chiar și în faza incipientă a aplicării sale. Berner și Kovermann explică că vor avea loc acum experimente și simulări pe computer pentru a testa în continuare și, eventual, a rafina procesul.

(Fluierul)