تولید پلیمر جایگزین آب در محیط پروتئینی

محققان آمریکایی موفق به ارائه پلیمری شدند که می‌تواند پروتئین‌ها را در خود نگه دارد؛ در صورت استفاده از این پلیمر دیگر نیازی به آب نیست.

به گزارش سایت خبری پپنا، آب یکی از ارکان اصلی در محیط‌های پروتئینی است، مدت‌هاست که دانشمندان بدنبال جایگزینی برای آب می‌گردند تا در محیط‌های غیرآبی از پروتئین‌ها استفاده کنند. این پروژه وابستگی پروتئین‌ها را به آب و محیط‌های آبی کاهش می‌دهد.

«آدام پریمن» و همکارانش از دانشگاه بریستول دریافتند که اگر بجای مولکول‌های آب، پوسته هیدراته، اطراف پروتئین‌ها از پلیمر استفاده شود خواص کاتالیستی آن همچنان حفظ می‌شود. پیش از این تصور می‌شود که وجود پوسته هیدراته برای حفظ عملکرد پروتئین ضروری است.

این گروه تحقیقاتی پیش از این نشان داده بودند که اگر از سورفاکتانت‌های پلیمری استفاده شود، می‌توان پروتئین‌های عاری از حلال داشت. رشته‌های بلند پلیمر دارای بار منفی هستند که با بخش‌های مثبت پروتئین برهمکنش می‌دهند، محققان به این آرایش نانوهیبرید گویند. البته در این آرایش مقدار بسیار کمی مولکول آب باقی می‌ماند که در مقایسه با مقدار زیاد پلیمر قابل اغماض است. «پریمن» و همکارانش نشان دادند که نانوهیبرید میوگولوبین می‌تواند به اکسیژن متصل بماند.

پروتئین‌های بی‌نیاز از آب، موضوع جدیدی نیست؛ برای مثال پیش از این محققان آنزیمی ساخته بودند که تنها با یک یا دو مولکول آب فعال است هر چند دینامیک معمول این پروتئین در این حالت متوقف می‌شود.

«پریمن» و همکارانش دریافتند برخی آنزیم‌ها حتی در سلول‌های زنده در حلال‌های غیرآبی فعال هستند، پروتئین‌های غشاء از جمله این آنزیم‌ها هستند که بجای آب توسط لیپیدها محاط شده‌اند.

البته پروتئین‌های بی‌نیاز از آب بسیار اندک هستند و در حالت رایج پروتئین‌ها به مولکول آب نیاز دارند تا پیکربندی مناسب را برای انجام فعالیت کاتالیستی داشته باشند. همچنین پیوندهای هیدروژنی موجود در پوسته هیدراته موجب پدیدار شدن حرکاتی می‌شود که در حلال‌های دیگر بندرت رخ می‌دهد.

محققان موسسه «لاو لانگوین» در گرینوبل فرانسه با استفاده از پراش نوترونی به مطالعه اتم‌های مختلف و حرکت آنها در پروتئین پرداختند. از آنجایی که این پراش در اتم‌های هیدروژن اتفاق می‌افتد، بنابراین می‌توان حرکت پروتئین و پوسته هیدراته را مطالعه کرد.

نتایج تحقیقات این گروه نشان داد که دینامیک میوگلوبین در هیبرید پلیمری بسیار شبیه رفتار آن در آب است، همچنین حرکت پلیمر در اطراف پروتئین شبیه پوسته هیدراته است. در واقع محققان به این نتیجه رسیدند که مکانیسم میکروسکوپی پلیمر به نحوی است که این پلیمر می‌تواند جایگزین آب شود. به نظر می‌رسد بتوان از این سیستم در محیط‌های عاری از آب استفاده کرد؛ محیط‌هایی که فقدان آب موجب پایداری بیشتر می‌شود. غلظت پروتئین‌ها در این سیستم بسیار بالا است، بنابراین می‌توان از آن در درمان زخم‌ها استفاده کرد.