Mioglobina może funkcjonować w środowisku pozbawionym wody

Mioglobina

Dzięki badaniom rozpraszania neutronów naukowcy z kilku uniwersytetów z różnych części świata pokazali, że mioglobina, białko uczestniczące w transporcie tlenu w organizmach, może funkcjonować w środowisku pozbawionym wody. To odkrycie pozwoli wykorzystać potencjał białek jako biochemicznych wykrywaczy gazów.

Naukowcy za pomocą nowoczesnej techniki rozpraszania neutronów odkryli, że mioglobina otoczona przez cząsteczki surfaktantów porusza się ten sam sposób jak wtedy, gdy jest otoczona cząsteczkami wody. Ruch ten jest niezbędny, aby mioglobina mogła spełniać swoje funkcje w układach biologicznych.

Woda jest naturalnym środowiskiem dla rozpuszczalnych białek i niezbędną częścią ich struktury, pozwalającą na wykonywanie różnych funkcji. Wiele lat sądzono, że białka, aby działać, potrzebują wody lub innego rozpuszczalnika. W 2010 r. naukowcy z Bristol wykazali, że, zaszczepiając łańcuchy polimerowe na powierzchni białka, można otrzymać np. mioglobinę, która bez rozpuszczalnika może nadal spełniać swoją biologiczną rolę.

Mioglobina występuje powszechnie u prawie wszystkich ssaków – jej obecność związana jest z czerwonym kolorem surowego mięsa. Jak większość rozpuszczalnych białek otoczona jest przez cząsteczki wody. W opisywanej pracy naukowej badacze postanowili ocenić, czy mioglobina będzie

poruszać się i wiązać tlen, jeśli zastąpi się wodę innymi cząsteczkami.

Zanalizowano 3 próbki – pierwszą „mokrą" (białko otoczone cząsteczkami wody), drugą „suchą" (odwodnione białko) oraz trzecią „suchą", będącą hybrydą białka i polimeru, gdzie wodę zastąpiono cząsteczkami surfaktantu na bazie glikolu polietylenowego. Za pomocą techniki niekoherentnego rozpraszania neutronów (IINS) naukowcy z Grenoble (Francja) i Garching (Niemcy) monitorowali osobno zmiany kształtu protein oraz ich całkowity ruch w polimerowym surfaktancie. Było to możliwe dzięki użyciu znaczników deuterowych.

Ustalono, że cząsteczki mioglobiny otoczone polimerem poruszały się tak samo jak otoczone wodą. Mioglobina w próbce pozbawionej wody i bez polimeru miała zaś bardzo ograniczoną mobilność. Dzięki wiedzy, że proteiny mogą funkcjonować w środowiskach pozbawionych wody, można będzie opracować wiele rozwiązań z dziedziny biotechnologii i biochemii. Jednym z przykładów potencjalnego zastosowania są biochemiczne czujniki gazu, które wykrywałyby tlenek węgla, wiązany przez mioglobinę.

(pj)