20.9 C
Munich
Tuesday, August 11, 2020

“Dây nước” có thể đóng vai trò lớn hơn trong chức năng tế bào

Must read

Thẩm phán California quy định Tài xế Uber và Lyft là nhân viên

Các công ty lập luận rằng họ là nền tảng công nghệ chứ không phải dịch vụ vận tải và tài xế không phải...

Đi học rất quan trọng đối với sức khỏe nhận thức trong suốt cuộc đời – ScienceDaily

Đầu tư thời gian vào giáo dục trong thời thơ ấu và giai đoạn đầu trưởng thành sẽ mở rộng cơ hội nghề nghiệp...

Lỗi máy chủ Fall Guys: Game bị sập?

Cập nhật 9: 10 tháng 8, 14.34 giờ chiều theo giờ PT: Fall Guys nên hoạt động trở lại, sau khi cúp điện, nhưng...
Nước

Tín dụng: Muff Public Domain

Mỗi tế bào của chúng ta được bao quanh bởi một màng phức tạp có chức năng như một đường viền sinh học, cho phép các ion và chất dinh dưỡng như muối, kali và đường vào và ra. Các vệ sĩ là các protein màng, làm công việc khó khăn trong việc cho phép hoặc chặn lưu lượng của các phân tử này.


Chuỗi các phân tử nước liên kết, được gọi là dây dẫn nước, đóng một vai trò quan trọng trong quá trình này được cho là được hiểu rõ. Giờ đây, một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia có trụ sở chính của Đại học bang Florida (MagLab) đang đưa ra các giả định kéo dài hàng thập kỷ về cách chúng thực sự tương tác với protein.

Bài báo của họ đã được xuất bản ngày hôm nay Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Trong khi các nhà khoa học biết dây nước đóng vai trò dẫn truyền chất dinh dưỡng qua màng tế bào, họ đã đánh giá thấp rất nhiều sự tương tác của chúng với kênh màng. Phát hiện này có sự phân nhánh rộng rãi, các nhà nghiên cứu cho biết, đặt câu hỏi về các mô hình hiện có về cách thức nước hoạt động bên trong các protein khác.

“Đó là nơi điều này thực sự thú vị từ góc độ sinh học”, tác giả tương ứng Tim Cross, giám đốc của cơ sở cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên Tallahassee (NMR) tại National MagLab và Giáo sư hóa học Robert O. Lawton nói. “Bây giờ chúng tôi hiểu rằng những tương tác giữa nước và các nguyên tử oxy của protein nằm trong lỗ chân lông sẽ mạnh hơn nhiều so với bất kỳ ai dự đoán. Và điều đó sẽ ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của các protein này.”

Công trình cũng rất quan trọng, Cross nói thêm, bởi vì nó cho thấy một nam châm độc nhất thế giới, được gọi là Series Connected Hybrid (SCH), đang cho các nhà khoa học truy cập vào các chi tiết mới về protein và các hệ thống sinh học khác.

Nghiên cứu của họ tập trung vào gramicidin A, một loại peptide kháng sinh (hoặc protein nhỏ) có hình dạng như một chuỗi xoắn. Hai trong số các phân tử này xếp chồng lên nhau, tạo ra một kênh hẹp trong một số màng tế bào mà qua đó các ion có thể đi vào và ra. Một dây dẫn nước dài tám phân tử kéo dài theo chiều dài của kênh hoạt động như một loại chất bôi trơn trong quá trình này. Các hydrogens trong các phân tử nước đó liên kết với một số nguyên tử oxy trong gramicidin bao quanh chúng. Sự định hướng của các phân tử dây nước được cho là lật cực kỳ nhanh, liên kết và không liên kết với các nguyên tử oxy trong gramicidin A nhiều lần trong một nano giây.

Tuy nhiên, khi nhóm MagLab xem xét kỹ hơn về hệ thống này, họ đã phát hiện ra một cái gì đó gọi là quan điểm phổ biến đó thành câu hỏi. Manh mối đầu tiên của họ xuất hiện khoảng hai năm trước, khi Joana Paulino, khi đó là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại MagLab làm việc với Cross, đã đưa một số gramicidin A được xử lý đặc biệt vào SCH và thực hiện một số thí nghiệm NMR.

Các nhà khoa học sử dụng máy NMR để hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của các phân tử phức tạp như protein và virus. Họ có thể điều chỉnh máy để xác định, ví dụ, tất cả các nguyên tử natri trong một mẫu và định hướng của chúng để tìm các nguyên tử khác. Mỗi nguyên tử gửi tín hiệu kể lại cho máy.

Nhưng một số nguyên tử dễ bị phát hiện bởi NMR hơn những nguyên tử khác. Oxy, ví dụ, khá khó nhìn. Vì vậy, cho đến gần đây, một trong những nguyên tử hoạt động sinh học mạnh nhất trong cơ thể là tất cả nhưng vô hình với NMR. Do một phần là do nam châm cực mạnh tạo ra trường 36 teslas (một đơn vị cường độ từ trường), SCH có thể “nhìn thấy” oxy.

Các mẫu gramicidin cụ thể mà Paulino đang xem xét đã được nghiên cứu sâu hơn nhiều năm trước trong một nam châm NMR mạnh mẽ khác tại MagLab. Cross đã thiết lập sự nghiệp của mình với công trình nghiên cứu về gramicidin, được biết đến là một cấu trúc đối xứng hoàn hảo: Điều cuối cùng anh mong đợi là một điều bất ngờ.

Mẫu gramicidin được tạo thành từ hai phân tử xoắn ốc giống nhau, xếp chồng lên nhau. Paulino đã kiểm tra chính xác nguyên tử oxy trên cả hai, hy vọng SCH nhạy cảm hơn sẽ phát hiện tín hiệu rõ ràng hơn từ hai nguyên tử đó so với trước đây.

Nhưng cô không thấy chỉ một tín hiệu oxy: Cô thấy hai.

Ở lần đầu tiên, các kết quả dường như gợi ý điều gì đó không ổn với mô hình của một ngữ pháp đối xứng hoàn hảo Một mô hình đã giành được nhiệm kỳ của mình. Phản ứng ngay lập tức của ông đối với các phép đo của Paulino là “Chà, điều đó phải sai.”

Suy nghĩ tiếp theo của anh: “Hoặc, đây có thể là một cái gì đó rất thú vị.”

Các thí nghiệm lặp đi lặp lại cho thấy kết quả đầu tiên của Paulino thực sự chính xác nhưng không phải vì các phân tử không đối xứng. Thay vào đó, SCH nhạy cảm đến mức nó phát hiện một tín hiệu từ oxy gramicidin liên kết với dây nước và tín hiệu riêng biệt từ oxy gramicidin không liên kết với dây.

Nhóm nghiên cứu đã dành nhiều năm để tiến hành nhiều thí nghiệm hơn để đảm bảo họ hiểu những gì họ đang nhìn thấy.

Paulino, tác giả chính của bài báo và bây giờ là một học giả sau tiến sĩ về hóa sinh và sinh lý học tại Đại học California, nói: “Mỗi lần chúng tôi chạy một mẫu gramicidin được dán nhãn ở một vị trí oxy khác nhau. tại San Francisco

Các nhà nghiên cứu xác định rằng SCH có thể phát hiện tín hiệu của oxy bị ràng buộc, có nghĩa là sự tương tác giữa dây nước và thành lỗ rỗng của gramacidin A mạnh hơn và kéo dài hơn một triệu lần, Trên thực tế, hơn các nhà khoa học đã tin.

“Năng lượng liên quan đến quá trình rõ ràng khác với những gì đã tưởng tượng”, Cross nói. “Vì vậy, chúng ta cần quay lại bây giờ và xem xét năng lượng và cách thức các dây nước này thực sự hoạt động.”

Những phát hiện có liên quan đến nhiều loại protein khác có dây dẫn nước trong màng tế bào của chúng.

“Sự phấn khích bây giờ là thực sự bắt đầu nghĩ về tất cả các dây dẫn nước khác trong các protein dẫn các ion cần thiết cho sự sống”, Cross nói, “và để hiểu điều này sẽ ảnh hưởng đến những tương tác và tốc độ dẫn điện như thế nào.”

Các phát hiện có khả năng xù lông một số lông khoa học vì chúng mâu thuẫn với các mô hình tính toán của động lực phân tử của dây dẫn nước đã được chấp nhận trong nhiều thập kỷ, Cross nói.

“Các nhà khoa học có một sự hiểu biết khá tốt về rất nhiều thứ,” Cross giải thích. “Nhưng thỉnh thoảng, một thứ gì đó phát ra từ màu xanh và buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về mọi thứ. Không có gì ngoài đó có thể gợi ý rằng có một vấn đề với những nghiên cứu tính toán này cho đến lúc này.”


Nước, nước ở khắp mọi nơi, và nó kỳ lạ hơn bạn nghĩ


Thêm thông tin:
Joana Paulino el al., “Ổn định chức năng của dây nước Tương tác carbonyl trong kênh ion” PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2001083117

Cung cấp bởi
Đại học bang Florida

Trích dẫn:
                                                 “Dây nước” có thể đóng vai trò lớn hơn trong chức năng tế bào (2020, ngày 12 tháng 5)
                                                 lấy ngày 12 tháng 5 năm 2020
                                                 từ https://phys.org/news/2020-05-wires-bigger-role-cellular-feft.html

Tai liệu nay la chủ thể để co quyên tac giả. Ngoài bất kỳ giao dịch công bằng cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu tư nhân, không
                                            một phần có thể được sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung được cung cấp chỉ phục vụ cho mục đích thông tin.

- Advertisement -

More articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -

Latest article

Thẩm phán California quy định Tài xế Uber và Lyft là nhân viên

Các công ty lập luận rằng họ là nền tảng công nghệ chứ không phải dịch vụ vận tải và tài xế không phải...

Đi học rất quan trọng đối với sức khỏe nhận thức trong suốt cuộc đời – ScienceDaily

Đầu tư thời gian vào giáo dục trong thời thơ ấu và giai đoạn đầu trưởng thành sẽ mở rộng cơ hội nghề nghiệp...

Lỗi máy chủ Fall Guys: Game bị sập?

Cập nhật 9: 10 tháng 8, 14.34 giờ chiều theo giờ PT: Fall Guys nên hoạt động trở lại, sau khi cúp điện, nhưng...

Tương lai của công việc trong kỷ nguyên hậu COVID

Lời khuyên dành cho các CIO: Với việc làm việc từ xa để ở lại đây, bây giờ là lúc để thúc đẩy các...