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버클리 연구소의 과학자들은 단백질이 박힌 미네랄 표면의 성장을 몇 군데

Published on December 15, 2009 at 7:01 PM

과학자 로렌스 버클리 국립 연구소의 분자 주조는 살아있는 시스템으로 설계 주요 구조 재료 엿볼를 제공하고, 전례없는 해상도를 가진 단백질 박힌 광석 표면의 성장을 몇 군데있다. 팀 고해상도 기술은 비슷하게 바다에서, 해안에있는 생물에 의해 고용 자연 메커니즘을 밝혀, 그것이 발생으로 크리스탈 성장을 관찰하고 조종하기위한 수단을 제공할 수있다.

펩티드 및 결정 성장을 통해 수집된 원자 힘 현미경 이미지에서 칼슘 oxalate 일수화물의 결정 구조의 모델. 이 이미지의 하단 가장자리에 걸쳐 60 원자에 대한 것입니다. (짐 DeYoreo, 동부 표준시의 이미지 예의. 알)

수백만 년 동안 조류에서 인간으로 생명체가 사용한 biomineralization -에 같은 탄산 칼슘과 같은 미네랄 구성 과정의 생물 학적 시스템 -에 포탄, 쪽이, 뼈 및 기타 자료 구조를 생성합니다. 최근 연구자들은 이러한 biominerals의 구조와 조성을 해명하기 시작했다. 그것이 분자 수준의 해상도와 빠른 영상 로컬 환경을 방해하거나 변경하지 마십시오 기능을 필요로하지만, biomolecules이 복잡한 아키텍처를 구성하는 미네랄과 상호 작용하는 방법을 이해하면 강력한 도전 남아있다.

날카로운 탐침과 크리스탈의 지형을 통해 나노미터 스케일의 언덕과 계곡을 추적 원자 - 힘 현미경은, 종종 표면을 연구하는 데 사용됩니다. deflections는 소재를 통해 프로브가 발생 그러면 표면의 이미지를 만드는 데 사용되는 전기 신호로 번역하고 있습니다. 그러나,주의 균형 행동은 날카로운 탐침과 부드러운 생물 학적 분자가 교란되지 않은 떠날하는 데 필요한 유연성에 의해 제공되는 해상도를 유지하기 위해 필요합니다. 이제 분자 주조 연구팀은 단백질의 존재에있는 mineralization 과정을 보면서 - 모든 표면에 크리스탈의에 민감한 생물 학적 자료와 분 기복을 분별 할 수있는 도구를 개발했습니다.

"우리는 분자 해상도 하드 크리스탈 표면에 지속적으로 이미지를 부드러운 macromolecules하는 방법을 발견했습니다, 우리는 솔루션에서 더 많은 자연 환경에 적용할 수있다 상온에서 그것을 한 적이있어,"짐 DeYoreo, 부국장은 말합니다 분자 주조의 세계의 nanoscience 연구자에게 지원을 제공합니다 버클리 연구소에있는 에너지 국가 사용자 시설의 미국학과.

"이러한 하이브리드 프로브로, 우리는 그대로 결정은 한 번에 하나의 원자 단계 성장함에 따라 바이오 분자 결정의 표면과 상호 작용 볼 수 있습니다. 아무도 지금까지 이런 종류의 해상도로이 과정을 볼 수 없었있다 "레이몬드 Friddle, 로렌스 버클리 국립 연구소에서 박사후 학자는 말합니다.

공부 DeYoreo, Friddle, 공동 저자 매트 위버와 로저 Qiu (로렌스 리버 모어 국립 연구소), 빌 케이시 (캘리포니아 대학, 데이비스)와 Andrzej Wierzbicki이 (남부 알라바마 대학)이 '하이브리드'를 사용하여 원자 - 힘 현미경 프로브 성장 칼슘 oxalate 일수화물의 결정, 인간의 신장 바위에 광물 선물, 그리고 펩티드 간의 상호 작용, 살아있는 세포의 대사 기능을 수행 폴리머 분자. 이러한 하이브리드 프로브는 선명도와 펩티드로 최소 방해로 성장 크리스탈을 모니터링하는 데 필요한 속도와 해상도를 달성 중요 유연성을 결합하여.

팀 결과는 복잡한 과정을 공개. 칼슘 oxalate 일수화물의 긍정적 부과 패싯에서 펩티드는 크리스탈 성장 또는 해제하는 스위치 같은 역할을 영화를 형성합니다. 그러나, 부정 청구 패싯에, 펩티드는 크리스탈 성장을 지연 시키거나 가속 클러스터를 만들 수있는 표면에 함께 밀다.

"우리의 결과는 성장 크리스탈에서 펩티드의 효과가 훨씬 더 복잡 단순, 작은 분자로보다 보여줍니다. 솔루션 펩티드의 형태가 변동하는 경향, 그리고 조건에 따라, 펩티드가 표면에 충실하는을 통해 복잡한 프로세스들을 '스위치, throttles 및 브레이크'의 집합과 같은 크리스탈 성장을 제어할 수 있습니다 "Friddle는 말합니다. "그들은 어느 느리거나 가속 성장을, 또는 용액 상태의 작은 변화를 오프로부터 급격하게 그것을 전환할 수 있습니다."

이 팀은 솔루션의 크리스탈 표면의 근본적인 물리학을 조사하고 biomolecules과 결정은 상호 작용하는 방식을 자신의 이해를 깊게하기 위해 새로운 접근 방법을 이용할 계획입니다. "우리는 이러한 결과는 기술적인 결정보다 나은 제어, 재료 합성 및 하드 조직 pathologies에 대한 잠재적인 치료로 biomimetic 접근을위한 토대를하다 것이라고 믿고,"DeYoreo가 추가됩니다.

레이몬드 Friddle, 매트 위버, 로저 Qiu, Andrzej Wierzbicki, 윌리엄 H. 케이시와 제임스 J. DeYoreo에 의해 종이 "펩타이드 - 미네랄의 상호 작용 링크 클러스터링 및 가속 및 대재 앙에 경쟁 Subnanometer 원자 힘 현미경은"의 절차에 나타납니다 국립 과학 아카데미 및 과학 온라인 국립 아카데미의 절차에 사용할 수 있습니다.

분자 주조에서이 작품은 계약 번호 DE - AC02 - 05CH11231에서 DOE의 원장, 과학의 사무실, 기본 에너지 과학 사무소, 재료 과학 및 공학 부문에 의해 지원되었다.

Last Update: 7. October 2011 17:09

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