Posted in | Nanoanalysis

السقيفة العلماء ضوءا جديدا على التفاعلات البروتينية السلط

Published on August 11, 2010 at 8:36 PM

لدراسة النانو في بيئات حقيقية ، مختبر بيركلي تضافرت العلماء المناهج النظرية والتجريبية لمحة عن التفاعل مع بروتين وأملاح بسيطة في الماء. تسلط هذه النتائج مكنت بواسطة الأشعة السينية الاستيعاب برامج المحاكاة المتقدمة في مسبك الجزيئي مختبر بيركلي ، ضوءا جديدا على كيفية تأثير أملاح بنية البروتينات على المستوى الذري.

البلورات التقنيات التقليدية ، مثل حيود الأشعة السينية ، وتقديم لمحة عن المواد المطلوبة مع هياكل ثابتة. ومع ذلك ، للنظم الحيوية أو المعقدة في التركيب الذري الذي يتغير بسرعة ، وهناك حاجة إلى أساليب أكثر تطورا. الآن ، وقد طبقت علماء مختبر بيركلي الأشعة السينية لدراسة طيف الامتصاص بروتين النموذج ، triglycine -- سلسلة قصيرة من ثلاث جزيئات من حمض أبسط الأمينية ، جليكاين. من خلال محاكاة طيف هذا الجزيء امتصاص الأشعة السينية من ان الفريق لم يظهر كيفية سلسلة مكامن الخلل ويعدل ردا على الأيونات في الحل.

ديفيد برندرغاست

"مراقبة جزيء في حل مثل يشاهدون دمية ، يمكنك أن ترى ذلك الانحناء ردا على صنع وكسر الروابط الهيدروجينية" ، وقال ديفيد برندرغاست ، وهو عالم الموظفين في نظرية مرفق النانو في مسبك الجزيئية. "أي معرفة محددة لكيفية تأثير الأيونات هذا السلوك يأتي من استخدام الجزيئية ديناميات المحاكاة ، والتي تظهر الاختلافات المستمرة في الهيكل على الجداول الزمنية النانوسيكند. من هذه البيانات يمكننا توليد الأشعة السينية أطياف الامتصاص الذي يمكن بعد ذلك مقارنة مع النتائج التجريبية ".

في تجربة المتخصصة امتصاص الأشعة السينية يسمى الهيكل بالقرب من حافة امتصاص الأشعة السينية غرامة (NEXAFS) ، وتستخدم الأشعة السينية لفحص الروابط الكيميائية والبيئة من العناصر المحددة في جزيء أو البنية النانوية ، مثل ذرات النيتروجين في triglycine الجزيء. إلى جانب وجود التكنولوجيا المتقدمة microjet السائل في مختبرات بيركلي ، وقد NEXAFS المستخدمة سابقا لدراسة كيفية بلورة حل والبروتينات في وجود أيونات مختلفة.

يمكن للبرامج محاكاة برندرغاست الآن NEXAFS البيانات عن طريق حساب متوسط ​​سلسلة من لقطات مأخوذة من محاكاة ديناميات الجزيئية لجزيء معين. هذا البرنامج هو أداة حاسمة لتفسير البيانات NEXAFS من النظم المعقدة والحيوية ، مثل التحقيق في هذه الأوقات القياسات بطيئة جدا ثانية بدلا من النانو ثانية ، لتكشف عن الاختلافات الهيكلية في النانو.

"الدراسات السابقة من مجموعتنا أظهرت تطوير التحليل الطيفي امتصاص الأشعة السينية من microjets السائل يوفر ذرة جديدة تراعي تحقيق التفاعل بين الأيونات مائي ، ولكن من ظهور هذه النظرية الجديدة التي تنص الأولى على المستوى الجزيئي موثوق تفسير هذه البيانات "، وقال ريتشارد Saykally ، الكيميائي مختبر بيركلي ، وأستاذ الكيمياء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. "وهنا نرى هذا المزيج الجديد من النظرية والتجربة المطبقة على واحدة من أهم المشاكل في الكيمياء والفيزياء الحيوية".

يقول برندرجاست يمكن استخدام أسلوبه الديناميات الجزيئية لأطياف الأشعة السينية نموذج النظام البيولوجي مع هيكل المعروف لتحديد تفاعلاته المحلية ، ما يؤدي إلى تشكل بنية خاصة ، والسبب في أنه يأخذ على وجه الخصوص التشكل للجميع من خلال محاكاة أطياف من سلسلة من اللقطات الفردية ومقارنتها مع النتائج التجريبية. هذه المحاكاة هي حسابي مكثفة وتعتمد بشكل كبير على البنية التحتية على نطاق واسع الخارقة التي قدمها مختبر بيركلي الوطني لبحوث الطاقة مركز الحساب العلمي (NERSC).

"على الرغم من أن هذه الآثار هي جزء أساسي من الطبيعة ، إلا أنها لا تزال غير مفهومة تماما" ، وقال كريغ شوارتز وهو باحث يعمل مع وSaykally برندرغاست ، الذي عمل الدراسات العليا أدت إلى هذا المنشور. ويضيف : "إن حساسية NEXAFS التجريبية ، إلى جانب وجود انفراج في النظرية ، لنا رؤية جديدة لكيفية تفاعل هذه الجزيئات".

توقع الباحثون الطلب من مجموعات أخرى استكشاف المياه (أو غيرها من المذيبات) التفاعلات ، وكذلك كل من مواد لينة (مثل البوليمرات) والمواد غير العضوية (أكاسيد والسطوح المعدنية) التي لها صلة مباشرة إلى التطبيقات ذات الصلة بالطاقة في التكنولوجيا ، والحفز البطارية والخلايا الكهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك ، والأشعة السينية ليزر الإلكترون الحر مصادر تصبح متاحة للعلماء ، وأغنى مجموعة من البيانات التجريبية ستكون متاحة لزيادة النتائج النظرية.

ورقة الإبلاغ هذا البحث بعنوان "التحقيق في التشكل من البروتين والأملاح عن طريق التفاعل مع الامتصاص الطيفي للأشعة السينية" ، يظهر في وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم ، وهي متاحة للمشتركين عبر الإنترنت. وقد شارك في التأليف ورقة مع شوارتز ، برندرغاست وSaykally Janel Uejio ، Duffin أندرو ، أليس انكلترا وكيلي دانيال.

وأيد هذا العمل في مصدر الضوء مسبك الجزيئية والمتقدم من قبل مكتب وزارة الطاقة للعلوم. وقدمت الموارد الحسابية التي NERSC ، والحوسبة العلمية وزارة الطاقة البحوث المتقدمة منشأة المستخدم.

مسبك الجزيئية هو واحد من الخمسة وزارة الطاقة النانو مراكز بحوث العلوم (NSRCs) ، ومرافق المستخدم الوطني للبحوث متعددة التخصصات في النانومترية الحجم ، وبدعم من مكتب وزارة الطاقة للعلوم. معا NSRCs تضم مجموعة من المرافق التكميلية التي توفر للباحثين مع دولة من بين الفن قدرات لتلفيق ، عملية ، وتميز النموذج المواد النانومترية الحجم ، وتشكل أكبر استثمار البنية التحتية للمبادرة تقنية النانو الوطنية. تقع NSRCs في أرجون وزارة الطاقة ، بروكهيفين ، بيركلي لورنس ، أوك ريدج وسانديا ومختبرات لوس ألاموس الوطني. لمزيد من المعلومات حول وزارة الطاقة NSRCs ، يرجى زيارة http://nano.energy.gov.

مختبر بيركلي هو زارة الطاقة الأمريكية المختبر الوطني الموجود في بيركلي ، كاليفورنيا. انها تجري البحوث العلمية غير المصنفة والتي تديرها جامعة كاليفورنيا. زيارة موقعنا على http://www.lbl.gov.

Last Update: 10. October 2011 05:37

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit