ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Az Bulutlu

“Su Telleri” nde Yeni Bulgular Onyıllardır Kabul Edilen Hesaplama Modellerinde Çelişki

13.05.2020
148
“Su Telleri” nde Yeni Bulgular Onyıllardır Kabul Edilen Hesaplama Modellerinde Çelişki

Hücrelerimizin her biri, biyolojik sınır olarak işlev gören ve tuz, potasyum ve şeker gibi iyon ve besinlerin içeri ve dışarı girmesine izin veren karmaşık bir zar ile çevrilidir. Muhafızlar, bu moleküllerin trafiğine izin vermek veya bunları engellemek için çok uğraşan membran proteinleridir.

Su telleri olarak adlandırılan bağlı su molekülleri dizileri, iyi anlaşıldığı düşünülen bu süreçte önemli bir rol oynar. Şimdi, Florida Eyalet Üniversitesi merkezli Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuarı’nda (MagLab) bir ekip, proteinlerle gerçekte nasıl etkileşime girdikleri konusunda onlarca yıl süren varsayımları geliştiriyor.

Bildirileri bugün Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınlandı.

Bilim adamları su tellerinin hücre zarı boyunca besin maddelerinin iletilmesinde rol oynadığını biliyorken, membran kanalı ile etkileşimlerini büyük ölçüde hafife aldılar. Araştırmacılar, bu bulgunun geniş çaplı sonuçları olduğunu, suyun diğer proteinlerin içinde nasıl davrandığına dair mevcut modelleri sorguladığını söyledi.

Ulusal MagLab ve Robert O. Lawton Kimya Profesörü Tallahassee merkezli nükleer manyetik rezonans (NMR) tesisinin direktörü yazarı “Bu, biyolojik açıdan gerçekten ilginç oluyor” dedi. “Şimdi anlıyoruz ki, su ile proteinin gözenekleri kaplayan oksijen atomları arasındaki etkileşimler, herkesin tahmin ettiğinden çok daha güçlü olacak. Ve bu, bu proteinlerin işleyişini etkileyecek. ”

Çalışması da önemlidir, Cross ekledi, çünkü Seri Bağlantılı Hibrit (SCH) olarak bilinen eşsiz, dünya rekoru bir mıknatısın bilim insanlarına proteinler ve diğer biyolojik sistemler hakkında yeni ayrıntılara nasıl eriştiğini gösteriyor.

Çalışmaları, bir sarmal şeklinde şekillendirilmiş bir antibiyotik peptit (veya küçük protein) olan gramisidin A’ya odaklandı. Birbiri üzerine yığılmış bu moleküllerin ikisi, bazı hücre zarlarında iyonların içeri girip çıkabileceği dar bir kanal oluşturur. Kanalın uzunluğunu kapsayan sekiz molekül uzunluğunda bir su teli, bu işlemde bir tür yağlayıcı görevi görür. Bu su moleküllerindeki hidrojenler, onları çevreleyen gramisidin içindeki bazı oksijen atomlarıyla bağlanır. Su teli moleküllerinin yönlerinin, gramosidin A’daki oksijen atomları ile bir nanosaniyede birçok kez bağlandığı ve bağlandığı son derece hızlı döndüğü düşünülmüştür.

Bununla birlikte, MagLab ekibi bu sisteme daha yakından baktığında, o hakim görüşü sorgulayan bir şey keşfettiler. İlk ipucu yaklaşık iki yıl önce, o zaman Cross ile çalışan MagLab’da doktora sonrası araştırmacı Joana Paulino’nun özel olarak işlenmiş gramicidin A’yı SCH’ye koyduğu ve bazı NMR deneylerini gerçekleştirdiği zaman geldi.

Bilim adamları, proteinler ve virüsler gibi karmaşık moleküllerin yapısını ve işlevini daha iyi anlamak için NMR makinelerini kullanırlar. Örneğin bir örnekteki tüm sodyum atomlarını ve bunların diğer atomlara göre yönlerini tanımlaması için makineyi ayarlayabilirler. Her atom , makineye bir hikaye sinyali gönderir.

Ancak bazı atomların NMR tarafından tespit edilmesi diğerlerinden daha kolaydır. Örneğin, oksijeni görmek oldukça zordur. Bu nedenle, yakın zamana kadar, vücuttaki en biyolojik olarak aktif atomlardan biri NMR için görünmezdi. Kısmen 36 teslas (manyetik alan kuvveti birimi) alanı üreten güçlü bir mıknatıs nedeniyle SCH oksijeni “görebilir”.

Paulino’nun baktığı spesifik gramisidin örnekleri, yıllar önce MagLab’daki başka bir güçlü NMR mıknatısında derinlemesine incelenmişti. Cross kariyerini mükemmel simetrik bir yapı olduğu bilinen gramicidin üzerine yaptığı çalışmalarla kurdu: Beklediği son şey bir sürprizdi.

Graminidin numunesi iki özdeş, istiflenmiş, helisel molekülden yapılmıştır. Paulino, daha hassas SCH’nin bu iki atomdan daha önce gözlemlenenden daha net bir sinyal algılayacağını umarak her ikisinde de aynı oksijen atomunu inceledi.

Ama sadece bir oksijen sinyali görmedi: İki tane gördü.

İlk bakışta, sonuçlar, mükemmel bir simetrik gramicidin A modeliyle – görev süresini aşan kazanmış modelle – yanlış bir şey önerdi gibi görünüyordu. Paulino’nun ölçümlerine anında verdiği tepki, “Eh, bu yanlış olmalı”.

Bir sonraki düşüncesi: “Veya bu çok ilginç bir şey olabilir.”

Tekrarlanan deneyler Paulino’nun ilk sonucunun gerçekten doğru olduğunu gösterdi – ama moleküller asimetrik olduğu için değil. Bunun yerine, SCH o kadar hassastı ki, su teline bağlı olan bir gramicidin oksijenden bir sinyal ve tele bağlı olmayan bir gramicidin oksijenden ayrı bir sinyal tespit etti.

Ekip, gördüklerini anladıklarından emin olmak için yıllarca daha fazla deney yaparak geçti.

California Üniversitesi’nde biyokimya ve biyofizik alanında doktora yazarı olan Paulino, “Farklı bir oksijen bölgesinde etiketlenmiş bir gramicidin örneği her çalıştırdığımızda ve iki tepe gördük, biraz dans ettik” dedi. San Francisco’da.

Araştırmacılar, SCH’nin bağlı oksijenin sinyalini tespit edebilmesi gerçeğinin, gramacidin A’nın su teli ve gözenek duvarı arasındaki etkileşimlerin çok daha güçlü ve daha uzun sürdüğü anlamına geliyordu – bir milyon kat daha uzun, Aslında, bilim adamlarının inandığından daha fazla.

Cross, “Süreçle ilişkili enerjiler tahmin edilenden açıkça farklıdır,” dedi. “Öyleyse şimdi geri dönüp enerjiklere ve bu su tellerinin gerçekte nasıl işlediğine bakmalıyız.”

Bulgular, hücre zarlarında su telleri bulunan diğer birçok protein türü için geçerlidir.

“Şimdi heyecan, yaşam için gerekli iyonları yürüten proteinlerdeki diğer tüm su tellerini gerçekten düşünmeye başlamak,” dedi Cross, “bunun bu etkileşimleri ve iletkenlik oranlarını nasıl etkileyeceğini anlamak.”

Cross, bulguların bazı bilimsel tüyleri karıştırması muhtemeldir, çünkü onlarca yıldır kabul edilen su tellerinin moleküler dinamiklerinin hesaplama modellerine karşı çıktıklarını söyledi.

Cross, “Bilim adamları birçok şeyi çok iyi anlıyorlar. “Ama arada bir, maviden bir şey çıkıyor ve bizi bir şeyleri yeniden düşünmeye zorluyor. Orada bu hesaplama çalışmalarında bir sorun olduğunu ima edecek hiçbir şey yok – buna kadar. ”


Kaynak: 12 Mayıs 2020, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri.

Bu makaleye katkıda bulunan diğer yazarlar: Pukyong Ulusal Üniversitesi’nden Myunggi Yi; MagLab’dan Ivan Hung ve Zhehong Gan; Eskiden MagLab’dan olan ve şimdi Santa Barbara, Kaliforniya Üniversitesi’nde bulunan Xiaoling Wang; Wayne State Üniversitesi’nden Eduard Chekmenev ve Rusya Bilimler Akademisi; ve Chicago’daki Illinois Üniversitesi’nden Huan-Xiang Zhou.

Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı Ulusal Bilim Vakfı ve Florida Eyaleti tarafından finanse edilmektedir ve Florida Eyalet Üniversitesi, Florida Üniversitesi ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda faaliyet göstermektedir.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.