Хіміки розкрили секрет «самозбірки» складних молекул білків та ДНК

Дослідники з Массачусетського університету в Амхерсті виявили, що невелика кількість

органічного аніону (іона з негативнимзарядом), поміщеного в розчин з полімерними ланцюжками запускає формування великих та складних молекул. Це відкриття пояснює, як формуються багато елементів живих клітин, зокрема самоскладання окремих безмембранних органел.

Вчені вважали, що заряджені полімерні ланцюгискладаються з дрібніших однорідно заряджених ланок. Такі кола, звані поліелектролітами. Вони добре вивчені та виявляють передбачуваний характер самоорганізації. Наприклад, у воді вони відштовхуватимуть один одного, тому що об'єкти з однаковим зарядом не люблять знаходитися близько один до одного. Якщо додати сіль у воду, що містить поліелектроліти, молекули згорнуться в спіраль, тому що електричне відштовхування ланцюгів екранується сіллю.

У новій роботі вчені показали, що якщо в тому жрозчині буде невелика кількість органічних аніонів (часток з негативним зарядом), то вся система зміниться. Додавання таких елементів призводить до формування диполів. 

Тяжіння між диполями декількох макромолекул призводить до їх складання в складні структури. Зображення: Shibananda Das

На відміну від інших молекул, які можуть матичи позитивний, чи негативний заряд, у диполів є обидва. Це означає, що полімери, що складаються з диполів, поводяться зовсім інакше, ніж звичні поліелектроліти, пояснюють вчені. Експерименти показали, що вони розширюються в сольовому розчині і можуть утворювати поперечні зв'язки з іншими полімерними дипольними ланцюгами, що потім призводить до утворення складних конструкцій.

Вчені показали, що диполярні полімери здатніутворювати складні структури, що саморегулюються, які можна використовувати у всьому, від систем доставки ліків до полімерів нового покоління. Дослідники вважають, що ці молекули відіграють ключову роль майже у всіх процесах біологічного складання, таких, наприклад, як спонтанне народження безмембранних органел усередині клітин.

Значення відкриття того, що диполі керуютьСкладання полімерів, величезно, тому що воно проливає світло на одну з фундаментальних таємниць життєвих процесів: на те, як біологічні матеріали вміють самозбиратися в когерентні, стабільні конструкції.

Муругаппан Мутукумар, професор Массачусетського університету в Амхерсті та співавтор роботи

Читати далі:

З'ясувалося, що відбувається з мозком людини після однієї години у лісі

Стало відомо, який чай руйнує білок у мозку

Планетологи знайшли ознаки життя на супутнику Сатурна