Sool paneb valgud kokku, rohkem soola lahustab neid
Tübingeni teadlased avastavad valkude põhiomadused
Valkude ainerühm täidab bioloogilistes süsteemides ja elusolendites mitmeid olulisi ülesandeid. Valgud pole mitte ainult rakkude ehituskivid, vaid ka näiteks signaalained ja keemilised rakutööriistad. Rakukudedes ja teistes bioloogilistes süsteemides toimuvate protsesside süvitsi mõistmiseks peavad teadlased teadma, kuidas valgud interakteeruvad teiste ainete ja veega.
Tübingeni ülikooli teadlased eesotsas prof Frank Schreiberiga Rakendusfüüsika Instituudist on koostöös Saarbrückeni ja Oxfordi kolleegidega esimest korda näidanud, et valke saab liita, "kokku klombida" ja uuesti lahustada, lisades. teatud soolasid võib tuua. See fundamentaalne leid aitab paremini mõista valkude omadusi.
Saksa-Briti koostöö uurimistulemused avaldati 2008. aasta detsembris veebis ajakirjas Physical Review Letters (101, 148101, 2008). Prof Frank Schreiber, Dr. Fajun Zhang ja Stefan Zorn Rakendusfüüsika Instituudist ning prof Oliver Kohlbacher Bioinformaatika Keskusest.
Mõned on näidanud, miks valkude agregatsioon on nii oluline
Näited: see mängib olulist rolli Alzheimeri tõve ja prioonhaiguste, nagu hullu lehma tõbi (BSE) ja Creutzfeldt-Jakobi tõve puhul. Täiesti teises valdkonnas on nende struktuuri selgitamiseks ülioluline kristalliseerumine, valkude kontrollitud agregatsioon, mis on ühtlasi ka uute ravimite väljatöötamise eelduseks. Valkude struktuuris ja talitluses mängib keskset rolli vastasmõju ümbritseva vee ja selles sisalduvate soolaioonidega, positiivselt või negatiivselt laetud osakestega. Tuntud efekt on see, et soola kontsentratsiooni suurendamine lahuses viib valkude laengute varjestamiseni. See vähendab nende elektrostaatilist tõrjumist üksteise vahel, mis võib lõppkokkuvõttes viia agregatsioonini ja lahusest sadestumiseni.
Tübingeni, Saarbrückeni ja Oxfordi teadlastel on nüüdseks õnnestunud tõestada, et teatud tingimustel muudab teatud kõrgelt laetud ioonidega soolade (nt ütriumi- ja lantaanisoolad) lisamine selle agregatsiooni vastupidiseks: valgud lähevad tagasi lahusesse. Seda mõju seletatakse laengu pöördumisega algselt domineerivalt negatiivselt märgilt (valgud lahuses) peaaegu neutraalseks (agregatsioon) domineerivaks positiivseks märgiks (tugevate mitmevalentsete ioonide tõttu) (taaslahustumine). Seda efekti teati juba lihtsatest kolloididest, vedelikus väga peeneks jaotatud ainetest, näiteks emulsioonvärvides kasutatavatest. Nüüd aga ilmnes esimest korda toime palju keerulisema ehitusega valkude puhul.
Selle esimese avastuse katsed viidi läbi optilise spektroskoopia ja väikese nurga röntgenikiirguse hajumise abil füüsikute Dr. Fajun Zhang ja prof Frank Schreiber. Nad töötasid koos töörühmade teoreetikutega Dr. Andreas Hildebrandt Saare bioinformaatika keskusest ja prof Oliver Kohlbacher Tübingeni bioinformaatika keskusest, kes suutsid uudse lähenemise abil reaalselt simuleerida arvutis lahuses olevate valkude laenguseisundit. Uurimisrühm on nüüd koostanud täieliku faasidiagrammi, mis näitab, kui palju soola on vaja millises kontsentratsioonis kasutatavate valkude jaoks, et saavutada eriline taaslahustumise efekt. See avab uued väljavaated valkude põhiteadmiseks ja ka mitmeteks rakendusteks valgusüsteemidega tegelemise valdkonnas, näiteks valgukristallide genereerimiseks struktuuri selgitamiseks.
Väljaanne:
Zhang F, Skoda MWA, Jacobs RMJ, Zorn S, Martin RA, Martin CM, Clark GF, Weggler S, Hildebrandt A, Kohlbacher O, Schreiber F. Reentrant Condensation of Proteins in Solution Induced by Multivalent Counterions. Physical Review Letters, 2008, 101, 148101
Allikas: Tübingen [EKU]
