Proteine sind wichtig für jeden lebenden Zelle und ist verantwortlich für viele grundlegende Prozesse. Insbesondere sind Sie verpflichtet, die als bio-Katalysatoren im Stoffwechsel und für die Signalgebung innerhalb der Zelle und zwischen den Zellen. Viele Krankheiten entstehen als Folge von Störungen in dieser Kommunikation, und die Ursprünge der Signalisierung in Proteine sind eine Quelle der großen wissenschaftlichen Debatte. Jetzt, zum ersten mal ein team von Forschern an der Universität von Göttingen hat tatsächlich beobachteten die mobilen Protonen, die diesen job in jeder lebenden Zelle, wodurch neue Einblicke in die Mechanismen. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in der Natur.
Forscher von der Universität von Göttingen, geführt von Professoren Kai Tittmann und Ricardo Mata einen Weg gefunden, um zu wachsen, hochwertige protein-Kristalle, die von einem menschlichen protein. Die DESY-Teilchenbeschleuniger in Hamburg zu beobachten Protonen (Teilchen mit positiver Ladung) Bewegung im protein. Diese überraschende „Tanz der Protonen zeigte, wie die entfernten Abschnitte des proteins waren in der Lage, zu kommunizieren sofort miteinander — wie Strom bewegt sich nach unten ein Draht.
Darüber hinaus Tittmann ‚ s-Gruppe erhalten hochauflösende Daten für mehrere andere Proteine, die in noch nie da gewesenen detail die Struktur einer Art von Wasserstoff-Anleihe, wo zwei schwerere Atome effektiv teilen sich ein proton (bekannt als „low-barrier hydrogen bonding“). Dies war die zweite überraschung: die Daten bewiesen, dass low-barrier hydrogen bonding in der Tat existiert in Proteine lösen eine jahrzehntelange Kontroverse, und in der Tat spielt eine wesentliche Rolle in dem Prozess.
„Die proton-Bewegung, die wir beobachtet ähnelt den Spielzeug-bekannt als Newton‘ s cradle, in denen die Energie ist sofort transportiert entlang einer Kette aufgehängten Metallkugeln. In Proteinen sind, sind diese mobilen Protonen kann sofort anschließen, andere Teile des proteins“, erklärt Tittmann, der auch ein Max-Planck-Fellow am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen. Die Prozess-Simulation mit Hilfe von quantenchemischen Berechnungen von Professor Mata ‚ s Labor. Diese Berechnungen, die ein neues Modell für die Kommunikations-Mechanismus, der die Protonen. „Wir haben seit geraumer Zeit bekannt, dass die Protonen bewegen können, in einer konzertierten Mode, wie auch im Wasser zum Beispiel. Jetzt scheint es, dass Proteine entwickelt haben, in einer Weise, die Sie tatsächlich nutzen können diese Protonen für die Signalisierung.“
Die Forscher glauben, dass dieser Durchbruch führen können, zu einem besseren Verständnis der Chemie des Lebens zu verbessern, das Verständnis von krankheitsmechanismen und führen zu neuen Medikamenten. Dieser Vorsprung sollte ermöglichen die Entwicklung schaltbarer Proteine, die angepasst werden können, um eine Vielzahl von möglichen Anwendungen in der Medizin, Biotechnologie und umweltfreundliche Chemie.