Forskere er et skritt nærmere å forstå hvordan proteiner flytter når de utfører funksjoner som er avgjørende for å støtte liv.
For første gang, har forskere direkte observert hvordan vann smører bevegelser av protein molekyler å aktivere forskjellige funksjoner til å skje.
I et papir publisert i elektronisk tidlig utgave av Proceedings of National Academy of Sciences, Ohio State University forskere rapporten ved hjelp av superrask lys pulser å avsløre hvordan vannmolekyler lenke opp med proteiner og gjør dem i stand til å flytte og fungere.
Funn kunne en dag hjelpe forskere med å finne nye behandlinger for sykdommer som Alzheimers, Parkinson's, cataracts, cystisk fibrose og diabetes.
Proteiner er komplekse molekyler som utgjør de viktigste støttestruktur for planter og dyr celler, og de også regulere biokjemiske reaksjoner. Figur og bevegelser av et molekyl protein avgjøre dens funksjon, og forskere har lenge kjent at proteiner ikke kan fungere med mindre de er midt i vann.
"Protein-vann interaksjoner er et sentralt, langvarige, unsolved problem i protein vitenskap," sa Dongping Zhong, førsteamanuensis i fysikk ved Ohio State og leder av studien. "Vi tror at vi gjør et stort skritt å svare på disse grunnleggende spørsmålene, og de endelige resultatene vil være svært viktig for mange biologiske programmer."
For eksempel kan forskere bedre forstå hvordan proteiner brett og mis-fold--en nøkkelen til å forstå enkelte sykdommer. De kan også utforme mer effektive stoffet molekyler som kobler opp med proteiner i akkurat den rette måten.
Molekyler flytte rask, form-skiftende i rene fraksjoner av et sekund, slik at bevegelsene er vanskelig å se.
Dette studiet markerer første gang forskere har kunnet kart bevegelser av vannmolekyler på ulike områder på en mye større protein molekyl, og se hvordan disse bevegelsene påvirke form og funksjon av proteinet.
Zhong og hans team tok laser "øyeblikksbilder" av en enkelt myoglobin protein--protein som bærer oksygen inne muskelvev--midt i vann i laboratoriet. De var i stand til å måle hvor fort vannmolekyler var bevegelige rundt proteinet, og se hvordan disse bevegelsene relatert til karakteristikkene av proteinet i det øyeblikket--fysikk på et bestemt område, for eksempel, eller endringer i den protein-figuren.