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Posted in | Nanoanalysis

Cientistas uma nova luz sobre Protein Salt-Interações

Published on August 11, 2010 at 8:36 PM

Para o estudo de nanoestruturas em ambientes reais, Berkeley Lab cientistas combinaram abordagens teóricas e experimentais para vislumbre de interação de uma proteína com sais simples na água. Ativado por x-ray software de simulação de absorção desenvolvido em Berkeley Lab Molecular Foundry, estes resultados lançam uma nova luz sobre como a estrutura de proteínas sais impacto no nível atômico.

Técnicas de cristalografia tradicionais, como a difração de raios-x, fornecem um perfil de materiais encomendados com estruturas estáticas. No entanto, para sistemas dinâmicos e complexos em que a estrutura atômica está mudando rapidamente, métodos mais sofisticados são necessários. Agora, cientistas de Berkeley Lab ter aplicado x-ray espectroscopia de absorção para estudar uma proteína modelo, triglycine - uma cadeia curta de três moléculas do mais simples dos aminoácidos, glicina. Ao simular o espectro de absorção desta molécula de raios-x a equipe mostrar como a sua cadeia de torções e endireita em resposta a íons em solução.

David Prendergast

"Assistir a uma molécula em solução é como assistir a uma marionete, você pode vê-lo dobrar em resposta à decisão e quebra de pontes de hidrogênio", disse David Prendergast, um cientista da equipe na Teoria de Nanoestruturas Facilidade na Fundição Molecular. "Um conhecimento concreto de como íons influenciar este comportamento vem utilizando simulações de dinâmica molecular, que mostram diferenças persistentes na estrutura em escalas de tempo de nanossegundos. A partir destes dados podemos gerar raios-x espectros de absorção que podem então ser comparados com os resultados experimentais. "

Em um experimento de absorção de raios-x especializado chamado perto da borda estrutura de absorção de raios-x multa (NEXAFS), raios-x são usados ​​para investigar a ligação química e meio ambiente de elementos específicos em uma molécula ou nanoestrutura, como os átomos de nitrogênio em um triglycine molécula. Juntamente com uma tecnologia microjet líquido desenvolvido em Berkeley Labs, NEXAFS foi previamente usada para examinar como as proteínas se dissolvem e se cristalizam na presença de vários íons.

Prendergast software podem agora simular dados NEXAFS pela média de uma série de fotografias tiradas a partir de uma simulação de dinâmica molecular de uma determinada molécula. Este software é uma ferramenta crítica para interpretação dos dados NEXAFS de sistemas complexos e dinâmicos, como os tempos sonda nessas medidas são muito lentos segundos ao invés de nanossegundos para revelar diferenças estruturais na nanoescala.

"Estudos anteriores do nosso grupo têm demonstrado o desenvolvimento de x-ray espectroscopia de absorção de líquidos microjets fornece uma sonda átomo sensível nova das interações entre os íons aquosos, mas é o advento desta nova teoria que fornece a primeira confiável em nível molecular interpretação desses dados ", disse Richard Saykally, um químico do laboratório de Berkeley e professor de química na Universidade da Califórnia em Berkeley. "Aqui nós vemos esta nova combinação de teoria e experiência aplicada a um dos problemas mais importantes na química biofísica."

Prendergast diz que sua técnica de dinâmica molecular pode ser utilizada para espectros modelo de raio-x de um sistema biológico com estrutura conhecida para determinar suas interações locais, o que ele faz para formar uma estrutura particular, e por isso assume uma especial conformação ao simular a todos os espectros de uma série de instantâneos individuais e comparando com os resultados experimentais. Estas simulações são computacionalmente intensivo e confiam pesadamente na infra-estrutura de supercomputação em larga escala fornecida pelo National Berkeley Lab Energy Research Scientific Computing Center (NERSC).

"Embora estes efeitos são uma parte fundamental da natureza, eles ainda são pouco compreendidos", disse Craig Schwartz, um pesquisador trabalhando com Prendergast e Saykally, cuja graduação levaram a esta publicação. "A sensibilidade experimental de NEXAFS, juntamente com um avanço na teoria, nos deu uma nova visão sobre como essas moléculas interagem".

Last Update: 16. October 2011 10:46

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