Μία από τις μεγάλες προκλήσεις στη μοριακή βιολογία είναι να κατανοήσουμε πώς οι πρωτεΐνες περιπλέκονται σε πολύπλοκους 3D σχηματισμούς. Οι πρωτεΐνες είναι αλυσίδες των αμινοξέων που διατυπώθηκαν από διάφορες μοριακές μηχανές στο εσωτερικό των κυττάρων. Στην πρώτη τους φάση οι πρωτεΐνες είναι τυχαία πηνία. Σε αυτή την κατάσταση, είναι στην καλύτερη περίπτωση καλοήθεις και στη χειρότερη τοξικές, που προκαλούν προβλήματα, όπως η νόσος των τρελών αγελάδων.
Όμως, σύντομα θα συμβεί ένα θαύμα. Αυτές οι τεράστιες μοριακές αλυσίδες γρήγορα αυτο-συναρμολογούνται σε σύνθετα 3D σχήματα που θα τους επιτρέψουν να εκτελέσουν την εργασία τους μέσα στην κυτταρική μηχανή.
Η ταχύτερα αναδιπλούμενη πρωτεΐνη που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα είναι μια δομή που ονομάζεται 3-stranded beta sheet και είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρεις τη σωστή πλευρά. Θα ήταν λιγότερο δύσκολο να αφήσει κάποιος μερικά κομμάτια από μέταλλο και πλαστικό στην πίσω αυλή του και να ανακαλύψει το επόμενο πρωί ότι έχουν αυτοσυναρμολογηθεί σε ένα φορητό υπολογιστή.
Υπάρχουν διάφορες θεωρίες για τον τρόπο αναδίπλωσης των πρωτεϊνών. Σήμερα, ο Olivier Collet στο Πανεπιστήμιο Nancy στη Γαλλία έχει αναλύσει το τι συμβαίνει και έχει βρει ότι το κλειδί είναι το νερό. Επισημαίνει ότι η αναδίπλωση πρωτεϊνών δεν εμφανίζεται μεμονωμένα, αλλά σε διάλυμα. Έτσι, το αμινοξύ αλυσίδα είναι περιτριγυρισμένο από τα μόρια του νερού. Σε κοντινή απόσταση, αυτά αποτελούν ένα κέλυφος γύρω από την αλυσίδα των πρωτεϊνών.
Αυτό που έχει κάνει ο Collet είναι η μελέτη της συμπεριφοράς των μορίων του νερού σε αυτό το πρώτο κέλυφος. Ο Collet λέει ότι τα μόρια του νερού σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με τα αμινοξέα. Όσο η θερμοκρασία παραμένει σχετικά υψηλή, οι δεσμοί υδρογόνου είναι μονίμως σπασμένοι και αναδιπλώνονται πάλι συνεχίζοντας τη διαδικασία.
Αλλά όταν πέφτει η θερμοκρασία, οι δεσμοί υδρογόνου γίνονται μόνιμοι, επιτρέποντας στην πρωτεΐνη να λάβει νέες μορφές χαμηλής ενέργειας. Αυτό αλλάζει δραματικά το τοπίο της ενέργειας, δημιουργώντας πρόσθετες κοιλάδες που αντιστοιχούν σε αυτά τα νέα χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας σχήματα. Έτσι, αντί να μειώνεται μέσω της ενεργειακής χοάνης, η πρωτεΐνη κολλάει σε μια άλλη κοιλάδα που αντιστοιχεί σε λάθος σχήμα.
Αυτό είναι μια χρήσιμη ιδέα. Εξηγεί το πρόβλημα της θερμοκρασίας στην υφιστάμενη θεωρία και προτείνει ότι μια ισχυρή νέα εξήγηση της αναδίπλωσης των πρωτεϊνών θα μπορούσε να προέλθει από την καλύτερη κατανόηση των ιδιοτήτων του νερού σε αυτές τις μικροσκοπικές κλίμακες.
πηγή: greenbusiness
