Notícies

Inici  >  Notícies > Noves dades sobre la dinàmica de l'aigua d'hidratació de proteïnes

Noves dades sobre la dinàmica de l'aigua d'hidratació de proteïnes

Representació de l’aigua d’hidratació de la proteïna lisozima.

Representació de l’aigua d’hidratació de la proteïna lisozima.

30/11/2011

Recerca

Un estudi experimental i teòric dirigit per l’investigador de la UB Giancarlo Franzese i publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (EUA) revela noves propietats termodinàmiques en l’aigua d’hidratació d’una proteïna a baixes temperatures. En el treball, en què han participat investigadors de la Universitat de Boston, la Universitat Tècnica de Berlín, la Universitat del País Basc i la Universitat Roma Tre, es mostra la presència de dos màxims de la calor específica a baixes temperatures i pressió ambient, deguts, d’una banda, a fluctuacions en la formació d’enllaços d’hidrogen i, de l'altra, a la reordenació cooperativa de la xarxa d’aquests enllaços.

L’estudi recrea les condicions utilitzades per a la criopreservació de material biològic i d’aliments, cosa que permet entendre l’acoblament de la dinàmica de les proteïnes a un entorn principalment d’aigua. Segons Franzese, professor del Departament de Física Fonamental de la UB, «una de les preguntes obertes, i molt debatuda, és com es relaciona la dinàmica de l’aigua amb les seves propietats termodinàmiques quan és absorbida en la superfície de les proteïnes. La qüestió també és rellevant per entendre com s’afecten entre si la dinàmica de l’aigua i la de les proteïnes».

L’aigua ha demostrat ser un bon trencaclosques per a molts investigadors perquè té unes propietats anòmales. En condicions normals, es congela a –38 °C aproximadament, però en el cas de l’aigua d’hidratació d’una proteïna la cristal•lització no es produeix perquè cada molècula s’enllaça a una proteïna. Això ha permès fer experiments a una temperatura de fins a –123 °C amb l’aigua d’hidratació de la proteïna lisozima —un enzim que es troba en fluids corporals com la saliva o les llàgrimes— i trobar, sorprenentment, dos canvis en el comportament dinàmic dels protons de l’aigua, un a prop dels –23 °C i un altre al voltant dels –93 °C.

En el treball es mostra que els dos canvis corresponen a una propietat termodinàmica de l’aigua: dos màxims de la calor específica isobàrica en funció de la temperatura. La calor específica mesura la capacitat de l’aigua d’intercanviar energia amb el seu entorn quan varia de temperatura. Així, els màxims corresponen a dues temperatures en què l’intercanvi es produeix d’una manera més eficaç.


Els investigadors han estat capaços d’entendre l’origen d’aquests màxims. El primer estaria causat per les fluctuacions en la formació d’enllaços d’hidrogen, fet que indueix un canvi en la difusió de l’aigua. El segon, a una temperatura inferior, seria degut a la reordenació cooperativa de la xarxa d’enllaços d’hidrogen. Segons Franzese, «gràcies a un model d’aigua i a una tècnica de simulació molt eficients, es van poder comparar els experiments amb càlculs teòrics i simulacions a molt baixes temperatures i amb temps molt llargs, una tasca formidable que no és possible dur a terme amb altres models i altres tècniques de simulació. Així, la característica observada és una propietat termodinàmica de l’aigua, sempre que la cristal•lització pugui ser inhibida».

Article:

Marco G. Mazza, Kevin Stokely, Sara E. Pagnotta, Fabio Bruni, H. Eugene Stanley, and Giancarlo Franzese, “More than one dynamic crossover in protein hydration water”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 28th November 2011. doi:10.1073/pnas.1104299108 (2011).

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir als rss de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al butlleti de la universitat de barcelona
Membre de: Dos Campus d'Excel·lència Internacional logo del leru - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona