Estructuras geométricas optimizadas y energías de interacción entre moléculas de agua y Trp con y sin Cu 2+ adsorción. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Los experimentos en ANSTO han proporcionado evidencia de apoyo de una mejora inesperada de la solubilidad en agua de las biomoléculas en una solución acuosa de cationes de metales de transición divalentes.
El descubrimiento es importante para comprender la física, Procesos biológicos y químicos implicados en el diseño de fármacos. funciones y síntesis de macromoléculas, e incluso puede proporcionar pistas en la prevención de la enfermedad de Alzheimer.
Fundamentalmente, los hallazgos pueden cambiar potencialmente la visión tradicional de las interacciones entre biomoléculas con cationes metálicos.
Este resultado de la investigación, publicado recientemente en Cartas de revisión física , es parte de una colaboración internacional entre el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones (ACNS) de ANSTO y el grupo de investigación para el agua interfacial en el Instituto de Física Aplicada de Shanghai (SINAP), Academia china de ciencias, Llevar a la fuerza, Porcelana.
Generalmente, en solución con muchos iones de metales de transición multivalentes, como Cu 2+ , Pt 2+ , Pd 2+ , y Co3 +, la solubilidad de los aminoácidos aromáticos disminuye significativamente porque la mayoría de ellos formará precipitados complejos con los iones, como se documenta en los trabajos de referencia de química y bioquímica estándar.
Sin embargo, La solubilidad considerablemente mayor del triptófano (Trp) en una solución acuosa de CuCl2 se ha observado experimentalmente y se ha predicho teóricamente por el grupo de investigación dirigido por el profesor Haiping Fang en SIAP.
Datos de coeficiente de difusión traslacional en función de la transferencia de impulso. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Este fenómeno inusual solo puede observarse bajo una condición especial de alta concentración local de Cu 2+ en la superficie de Trp.
Fundamentalmente, se atribuye a la fuerte interacción entre Cu 2+ y el anillo aromático en Trp, denominada interacción catión-pi.
Los coautores, el Dr. Dehong Yu y el Dr. Richard Mole, realizaron mediciones utilizando dispersión de neutrones cuasi elástica (QENS) en el instrumento Pelican del ACNS. El experimento proporciona evidencia directa de la fuerte interacción catión-pi responsable de la solubilidad mejorada de Trp en una solución acuosa de CuCl2.
QENS explota pequeños intercambios de energía entre las partículas en difusión y los neutrones dispersos, que está directamente relacionado con los procesos de difusión que tienen lugar en el sistema. El coeficiente de autodifusión del sistema se puede obtener a partir de la medición QENS.
La diferencia significativa en los coeficientes de difusión entre triptófano con y sin Cu 2+ sugirió que el complejo de triptófano que contiene Cu 2+ se movió mucho más lentamente que el triptófano sin Cu 2+ .
Esta observación apoya la predicción teórica de la mejora de la afinidad del agua debido a la presencia de Cu 2+ .
"En este experimento utilizamos al máximo la capacidad QENS del instrumento Pelican y la alta sensibilidad de los neutrones a los átomos de hidrógeno para estudiar la dinámica de Trp en diferentes entornos, como la señal QENS de todo el sistema está dominada por los átomos de hidrógeno en el triptófano, "dijo Yu.
