Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoanalysis

Tutkijat uutta tietoa Protein-Salt vuorovaikutukset

Published on August 11, 2010 at 8:36 PM

Opiskella nanorakenteiden todellisissa ympäristöissä, Berkeley Lab tutkijat ovat yhdistäneet teoreettinen ja kokeellisten lähestymistapojen kurkistuksen proteiinin vuorovaikutusta yksinkertainen suoloja veteen. Mahdollistamat x-ray imeytymistä simulointiohjelmistot kehitetty Berkeleyn Labin Molecular Foundry, nämä löydökset uutta tietoa miten suolat vaikutus proteiinin rakenne atomitason.

Perinteiset kiteisiä tekniikoita, kuten röntgendiffraktion, tarjoavat profiilia tilata materiaaleja staattinen rakenteisiin. Kuitenkin dynaaminen tai monimutkaisia ​​järjestelmiä, joissa atomin rakenne muuttuu nopeasti, kehittyneempiä menetelmiä tarvitaan. Nyt, Berkeley Lab tiedemiehet ovat hakeneet x-ray imeytymistä spektroskopia opiskella malli proteiini, triglycine - lyhyt ketju kolmen molekyylejä yksinkertaisin aminohappo, glysiini. Simuloimalla tämä molekyylin x-ray absorptiospektri joukkue on osoittaa, miten sen ketjun ratkaisseet ja suoristaa vastauksena ioneja liuoksessa.

David Prendergast

"Katselu molekyyli ratkaisu on kuin katselisi marionetti-näet sen taivutus vastauksena tekeminen ja rikkoutuminen vetysidokset", sanoi David Prendergast, henkilökunta tutkija teoriassa nanorakenteiden Facility molekyylitasolla Foundry. "Konkreettista tietoa siitä, miten ionit vaikuttaa tähän käyttäytymiseen tulee käyttää molekyylidynamiikan simulaatiot, jotka osoittavat jatkuvaa eroja rakenteen nanosekunti aikatauluja. Näiden tietojen voimme luoda x-ray absorptiospektri jota voidaan sitten verrata kokeellisia tuloksia. "

Vuonna erikoistunut x-ray imeytymistä kokeilu nimeltään lähellä reunaa x-ray imeytymistä hienorakenne (NEXAFS), röntgenkuvat käytetään koetin kemiallinen sitoutuminen ja ympäristön erityisiä tekijöitä molekyylin tai nanorakenteiden, kuten typpi-atomeja triglycine molekyyli. Yhdessä neste microjet kehittämä Berkeleyssä Labs, NEXAFS on aiemmin käytetty tutkia miten proteiinit liukenevat ja kiteytyvät läsnäollessa eri ioneja.

Prendergast ohjelmisto voi nyt simuloida NEXAFS tietojen keskimäärin sarjan tilannekuvia otettu molekyylidynamiikan simulointi tietyn molekyylin. Tämä ohjelmisto on kriittinen väline tulkinnassa NEXAFS tietoja monimutkaisten, dynaamisten järjestelmien anturi kertaa nämä mittaukset ovat liian hitaasti sekunnin sijasta nanosekuntia-paljastamaan rakenteellisia eroja nanomittakaava.

"Aiemmat tutkimukset ryhmämme on osoittanut kehityksen x-ray imeytymistä spektroskopia nestettä microjets tarjoaa uusia atomi-herkkä anturi vuorovaikutus vesi-ioneja, mutta se on toimintaympäristöön tämän uuden teorian, joka tarjoaa ensimmäiset luotettavat molekyylitason tulkita näitä tietoja ", sanoi Richard Saykally, Berkeley Lab kemisti ja kemian professori Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä. "Tässä me näemme tämän uuden yhdistelmän teoriaa ja kokeilua sovellettiin yksi tärkeimmistä ongelmista biofysikaalisten kemiaa."

Prendergast sanoo hänen molekyylidynamiikan tekniikkaa voidaan käyttää mallia x-ray spektrit biologinen järjestelmä, jossa tunnettu rakenne määrittää sen paikallinen vuorovaikutus, mikä aiheuttaa sen muodostaa erityinen rakenne, ja miksi se ottaa erityisesti konformaatiosta kaikki simuloimalla spektrien joukosta yksittäisiä valokuvia ja vertaamalla kanssa kokeellisia tuloksia. Nämä simulaatiot ovat laskentaintensiivisiä ja tukeutuvat vahvasti suurten supertietokoneiden infrastruktuurin tarjoamia Berkeley Lab National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC).

"Vaikka nämä vaikutukset ovat olennainen osa luontoa, ne ovat edelleen huonosti", sanoi Craig Schwartz, tutkijalle, joka työskentelee Prendergast ja Saykally, jonka jatko työ johti tämän julkaisun. "Kokeellinen herkkyys NEXAFS yhdistettynä läpimurto teoriassa, antoi meille uutta tietoa siitä, miten näitä molekyylejä vuorovaikutuksessa."

Tutkijat ennakoivat kysyntää muilta ryhmiltä tutkia vettä (tai muu liuotin) vuorovaikutusta sekä sekä pehmeitä materiaaleja (kuten polymeerien) ja epäorgaanisten aineiden (typen ja metallipinnoille), jotka koskevat suoraan energiaan liittyviä sovelluksia katalyysia, akkuteknologia ja aurinkosähkö. Lisäksi, kuten x-ray vapaa elektroni laser lähteistä saatavilla tiedemiehille, rikkaampi kokeellinen Arvosarja käytettävissä laajentaa teoreettisia tuloksia.

Paperi raportointi tämän tutkimuksen otsikolla "tutkiminen proteiinin rakenne ja vuorovaikutukset suolat kautta röntgen imeytymistä spektroskopia" näkyy Proceedings of National Academy of Sciences ja on tilaajien käytettävissä verkossa. Co-authoring paperi Schwartz, Prendergast ja Saykally olivat Janel Uejio, Andrew Duffin, Alice Englannissa ja Daniel Kelly.

Tämä työ molekyylitasolla Foundry ja Advanced Light Source tukivat DOE Office of Science. Laskentatehon toimittivat NERSC, DOE Advanced tieteellisen laskennan tutkimusta käyttäjä laitos.

Molecular Foundry on yksi viidestä DOE nanomittakaavan Science Research Centers (NSRCs), kansallinen käyttäjä mukavuudet poikkitieteelliseen tutkimukseen nanomittakaava tukemana DOE Office of Science. Yhdessä NSRCs käsittää valikoiman täydentäviä tiloja, jotka tarjoavat tutkijoille state-of-the-art valmiuksia valmistaa, käsitellä, kuvata ja malli nanomittakaavan materiaaleja, ja ne muodostavat suurimman infrastruktuuri-investointeja ja National Nanotechnology Initiative. NSRCs sijaitsevat DOE Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge ja Sandia ja Los Alamos National Laboratories. Lisätietoja DOE NSRCs osoitteessa http://nano.energy.gov.

Berkeley Lab on Yhdysvaltain energiaministeriön kansallisen laboratorion sijaitsee Berkeleyssä, Kaliforniassa. Se tekee luokittelemattomat tieteellistä tutkimusta ja hoitaa Kalifornian yliopiston. Vieraile osoitteessa http://www.lbl.gov.

Last Update: 3. October 2011 04:49

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