Оболочкой из молекул воды, называется гидратной оболочки, что дает белковых молекул гибкость, чтобы сделать их работу каталитического можно заменить полимеры , по мнению Адама Perriman из Бристольского университета и его коллеги. 1 выводы оспорить давнюю веру что некоторые гидратации, необходимых для поддержания функциональных белков на «кормление» своих динамических колебаний.
Perriman и его коллеги из Бристольского Ранее было показано, как сделать по существу без растворителя «жидкие белки», в которой белковые молекулы окружены поверхностно-полимер — длинная цепь полимеров с отрицательно заряженной группы на одном конце, которые образуют комплексы с положительно заряженными области на поверхности белка. 2 исследователи называют эти сборки нано-гибридов. Хотя они имеют всего несколько молекул воды в белки остальные — ничто по сравнению с нескольких сотен в полной гидратации оболочки — Perriman и его коллеги показали, что миоглобина нано-гибридного еще может связывать кислород , как обычные гидратированные миоглобина ли в живых тканях. 3

Продолжение функции более или менее воды без белка сама по себе не полной неожиданностью. Джереми Смит в Oak Ridge National Laboratory в штате Теннеси и его коллеги показали, что, например, ферментов эстераз может продолжать работать с одной или двух молекул воды за белка , хотя его обычная динамика подавлена ​​в этом государстве. 4 И Perriman и его коллеги отмечают, что некоторые ферменты, будут работать в неводных растворителях, в то время, даже в живых клетках, мембранные белки в основном окружении молекул липидов клеточных мембран, а не вода.

Но они могут быть исключения, и там было все основания думать, что, в общем, белки же нужна вода, чтобы работать должным образом. Белка и его гидратной оболочки, кажется, выполняет близкий танец, в котором динамические движения тесно связаны, и общее мнение о том, что молекулы воды, «вводить» вид конформационных раскованность в белок, который он должен, как он выполняет свою каталитическую роль. Кроме того, взаимосвязанную сеть водородных связей в гидратной оболочки создает кооператив «движения многих молекул, которые должны быть очень трудно для любого другого растворителя, чтобы подражать.

Имея это в виду, Perriman совместно с Мартином Weik и его коллеги в Гренобле, Франция, исследовать динамику функциональных нано-гибридного использованием рассеяния нейтронов в Институте Гренобле в Лауэ-Ланжевена. Так называемые некогерентного рассеяния результатов от нейтронов, рассеянных из одного атома в образце в разное время, и поэтому датчики движения атомов на сроки от нескольких пикосекунд до наносекунд. Потому что некогерентного рассеяния нейтронов является самым сильным из атомов водорода, она была часто используется, чтобы посмотреть на движения белков и их оболочек гидратации.

Миоглобина была cationised с N, N-диметил-1 ,3-пропандиамин (красный) к электростатическим привлечь полимерным покрытием. Copyright ACSИсследователи обнаружили, что динамика миоглобина в гибридных полимеров очень похожи на обычные миоглобина в воде, в то время как движения полимерным покрытием — в составе нескольких десятков молекул полимера в белок — напоминают гидратной оболочки. «Заменители функционально и динамически гидратной оболочки и обеспечивает [белка] гибкость и конформационной динамики» слой полимера, заключают они.
«Это все еще загадка для меня, что микроскопический механизм, по которому корона полимер может заменить воду,» Weik признает. Компьютерное моделирование показали, что поступательная диффузия гидратной воды в первую очередь то, что plasticises белка. «Я не могу видеть, как полимер сегменты могут пройти подобный диффузионного движения» Weik говорит. Он планирует больше экспериментов по рассеянию нейтронов, а также моделирования для изучения природы полимера движения по сравнению с теми гидратации воды оболочки.

Perriman считает, что эти «жидкий белок может быть полезным для биотехнологии и биомедицины. Например, хранение белков в безводной среде может способствовать долгосрочной стабильности. Более того, Perriman отмечает, что «концентрация белка очень высока, и применение этой высококонцентрированной жидкости белок местно может быть выгодным для хирургического перевязочного. Команда Бристоль также недавно показали, что функциональные растворителей менее «жидкий вирусов можно также получить, используя ту же стратегию .

Там также может быть более глубоким, астробиологических значение для новых открытий. Хотя полимер поверхностно слишком экзотическим, чтобы быть правдоподобным растворителей на других планетах, то, что изысканный динамики гидратных оболочек могут быть воспроизведены неводных система не ставят под сомнение часто предполагается центральное воды для жизни.

 Смит:  «В обоих в поверхностно-активных веществ и полимеров наших растворителей системы эстеразы деятельности измеряется, хотя и не равна нулю, была очень низкой в ​​самом деле, говорит он. «Следовательно, вода оказывает огромное влияние на функции белка, и его потенциал уникальность как белка растворитель еще не могут быть отброшены.