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

Wetenschappers nieuw licht werpen op eiwit-interacties Salt

Published on August 11, 2010 at 8:36 PM

Om te studeren nanostructuren in reële omgevingen, Berkeley Lab hebben wetenschappers gecombineerde theoretische en experimentele benaderingen van blik in de interactie van een eiwit met eenvoudige zouten in het water. Mogelijk gemaakt door x-ray absorptie simulatie software ontwikkeld bij Berkeley Lab Moleculaire Foundry, deze bevindingen een nieuw licht werpen op hoe zouten invloed eiwit structuur op atomair niveau.

Traditionele kristallografische technieken, zoals x-stralen diffractie, een profiel van de bestelde materialen met statische structuren. Echter, voor dynamische of complexe systemen waarin de atomaire structuur is snel aan het veranderen, worden meer geavanceerde methoden nodig. Nu hebben Berkeley Lab wetenschappers toegepast x-ray absorptie spectroscopie om een ​​model eiwit, triglycine studie - een korte keten van drie moleculen van de eenvoudigste aminozuur, glycine. Door het simuleren van deze molecule de x-ray absorptiespectrum het team heeft laten zien hoe de keten knikken en rechtzetten in reactie op ionen in oplossing.

David Prendergast

"Kijken naar een molecuul in oplossing is als het kijken naar een marionet-je ziet het buigen in reactie op het maken en verbreken van waterstofbruggen," aldus David Prendergast, een staf wetenschapper in de Theorie van nanostructuren faciliteit op moleculair Foundry. "Een concrete kennis van hoe ionen invloed op dit gedrag komt uit met behulp van moleculaire dynamica simulaties, die hardnekkige verschillen in structuur op nanoseconde tijdschaal zien. Uit deze gegevens kunnen wij genereren x-ray absorptiespectra die vervolgens kunnen worden vergeleken met experimentele resultaten. "

In een gespecialiseerde x-ray absorptie experiment genaamd buurt van de rand x-ray absorptie fijne structuur (NEXAFS), zijn x-stralen gebruikt om de chemische binding en de omgeving van specifieke elementen in een molecuul of nanostructuur, zoals de stikstofatomen in een triglycine probe molecuul. In combinatie met een vloeistof MicroJet technologie die is ontwikkeld in Berkeley Labs, is NEXAFS eerder gebruikt om te onderzoeken hoe eiwitten op te lossen en kristalliseren in de aanwezigheid van verschillende ionen.

Prendergast De software kan nu simuleren NEXAFS gegevens door het gemiddelde van een reeks foto's genomen van een moleculaire dynamica simulatie van een bepaald molecuul. Deze software is een instrument van cruciaal belang voor de interpretatie van NEXAFS gegevens van complexe, dynamische systemen, zoals de sonde keer in deze metingen zijn te traag-seconde in plaats van nanoseconden te tonen structurele verschillen op nanoschaal.

"Eerdere studies van onze groep hebben aangetoond dat de ontwikkeling van x-ray absorptie spectroscopie van vloeibare microjets biedt een nieuwe atoom-gevoelige sonde van de interacties tussen ionen in water, maar het is de komst van deze nieuwe theorie dat de eerste betrouwbare moleculair niveau biedt interpretatie van deze gegevens ", zegt Richard Saykally, een Berkeley Lab chemicus en hoogleraar chemie aan de Universiteit van Californië in Berkeley. "Hier zien we deze nieuwe combinatie van theorie en experiment toegepast op een van de belangrijkste problemen in de biofysische chemie."

Prendergast zegt dat zijn moleculaire dynamica techniek kan worden gebruikt om het model x-ray-spectra van een biologisch systeem met een bekende structuur om de lokale interacties, wat de oorzaak is het vormen van een bepaalde structuur, en waarom duurt het op een bepaalde conformatie-all vast te stellen door simulatie van het spectra van een reeks van individuele foto's en het vergelijken met experimentele resultaten. Deze simulaties zijn rekenkracht intensief en sterk afhankelijk van de grootschalige supercomputing infrastructuur verzorgd door Berkeley Lab National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC).

"Hoewel deze effecten zijn een fundamenteel onderdeel van de natuur, ze nog steeds slecht begrepen", zegt Craig Schwartz, een onderzoeker die bij Prendergast en Saykally, wiens afstuderen werk leidde tot deze publicatie. "De experimentele gevoeligheid van NEXAFS, in combinatie met een doorbraak in theorie, gaf ons nieuw inzicht in hoe deze moleculen met elkaar omgaan."

Last Update: 12. November 2011 20:01

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