Jony hydroniowe odkryte wewnątrz białka

Rubredoksyna / Wikimedia Commons / www.ebi.ac.uk

Specjalny sposób przygotowania próbki oraz dyfraktometria pozwoliły na odkrycie jonów hydroniowych (H3O+) w białku o niskiej masie cząsteczkowej zawierającym żelazo i siarkę o nazwie rubredoksyna. Białko to znajduje się w wielu najstarszych, podstawowych formach życia takich jak bakterie i pajęczaki. Jony hydroniowe są spotykane głównie z ogonach komet i chmurach kosmicznych, równocześnie uważa się, że uczestniczą w wielu oddziaływaniach z białkami.

Badania jonów hydroniowych przeprowadzono na jednym z najnowocześniejszych dyfraktometrów ze specjalnym przygotowaniem próbki, gdzie atomy wodoru wchodzące w skład białka zostały zastąpione cięższym izotopem deuterem, który znacząco poprawił możliwość zobrazowania jonów hydroniowych. Analizy przeprowadzono w Laboratorium Deuterowania w Grenoble we Francji stworzonym m.in. przez Keele University z Wielkiej Brytanii i Institut Laue-Langevin (ILL) w Grenoble we Francji.

Neutrony stanowią dobry obiekt badań materiałów biologicznych, ponieważ są bardzo wrażliwe na lekkie atomy takie jak wodór, co wpasowuje się w możliwości synchrotronu promieni rentgenowskich, które z kolei są bardziej czułe na cięższe pierwiastki. Naukowcy dotychczas spotykali trudności w badaniach białek z użyciem neutronów ze względu na duży szum towarzyszący otrzymanemu sygnałowi, co bardzo zaniżało jakość otrzymanych danych i ograniczało analizę. Rozwiązaniem tych problemów okazał się deuter.

W pierwszym kroku badań otrzymano deuterowaną rubredoksyynę, następnie przeprowadzono badania dyfrakcyjne. Udało się scharakteryzować zarówno zredukowaną, jak i utlenioną formę białka z rozdzielczością bliską atomowej. Przy okazji odkryto obecność wielu jonów hydroniowych (H3O+) wewnątrz białka. Już w przeszłości znajdowano jony H3O+ w różnych układach chemicznych i jednym z białek, jednak po raz pierwszy znaleziono je w zredukowanej formie białka, gdzie wydawałoby się, że nie pozwalałby na to transfer ładunku. Badanie te stanowią ważny krok w poznaniu funkcjonowania białek.

(pj)