El agua es el recurso natural más abundante de la Tierra, pero también es un misterio debido a sus características únicas de solvatación, es decir, cómo se disuelven las cosas en él.

"Está adaptado de forma única a la biología, y viceversa, "dijo Poul Petersen, profesor asistente de química y biología química. "Es superflexible. Disipa la energía y media las interacciones, y eso es cada vez más reconocido en los sistemas biológicos ".

Cómo el agua se relaciona e interactúa con esos sistemas, como el ADN, el bloque de construcción de todos los seres vivos - es de importancia crítica, y el grupo de Petersen ha utilizado una forma relativamente nueva de espectroscopía para observar una característica del agua previamente desconocida.

"Columna de hidratación quiral del ADN, "publicado el 24 de mayo en la revista American Chemical Society Ciencia Central , informa la primera observación de una superestructura de agua quiral que rodea una biomolécula. En este caso, la estructura del agua sigue la icónica estructura helicoidal del ADN, que en sí mismo es quiral, lo que significa que no se puede superponer a su imagen especular. La quiralidad es un factor clave en biología, porque la mayoría de biomoléculas y productos farmacéuticos son quirales.

"Si quieres comprender la reactividad y la biología, entonces no es solo agua por sí sola, ", Dijo Petersen." Quieres entender el agua alrededor de las cosas, y cómo interactúa con las cosas. Y particularmente con la biología, desea comprender cómo se comporta en torno al material biológico, como las proteínas y el ADN ".

El agua juega un papel importante en la estructura y función del ADN, y su caparazón de hidratación ha sido objeto de muchos estudios. Las simulaciones de dinámica molecular han mostrado una amplia gama de comportamientos de la estructura del agua en el surco menor del ADN, el área donde las espinas dorsales de la hebra helicoidal están juntas.

El trabajo del grupo empleó espectroscopía de generación de frecuencia de suma quiral (SFG), una técnica que Petersen detalló en un artículo de 2015 en el Revista de química física . SFG es un método óptico no lineal en el que dos haces de fotones, uno infrarrojo y otro visible, interactúan con la muestra, producir un haz SFG que contiene la suma de las frecuencias de los dos haces, o energías. En este caso, la muestra era una hebra de ADN unida a un prisma recubierto de silicona.

Una mayor manipulación de los rayos y el cálculo demostraron la existencia de una superestructura de agua quiral que rodea al ADN.

Además de la novedad de observar una plantilla de estructura de agua quiral mediante una biomolécula, El SFG quiral proporciona una forma directa de examinar el agua en biología.

"Las técnicas que hemos desarrollado proporcionan una nueva vía para estudiar la hidratación del ADN, así como otras estructuras quirales supramoleculares, Petersen dijo.

El grupo admite que la relevancia biológica de su hallazgo no está clara, pero Petersen cree que la capacidad de examinar directamente el agua y su comportamiento dentro de los sistemas biológicos es importante.

"Ciertamente, Los ingenieros químicos que están diseñando sistemas biomiméticos y analizan la biología y tratan de encontrar aplicaciones como la filtración de agua se preocuparían por esto, " él dijo.

Otra aplicación, Petersen dijo:podría ser en la creación de mejores materiales antiincrustantes, que son resistentes a la acumulación de microorganismos, algas y similares en superficies mojadas.