במשך עשרות שנים נוספו חומצות אמינו לניסוחים רפואיים כמו אינסולין כמייצבים: מולקולות קטנות אלה שומרות על חלבונים (כלומר חלקיקים גדולים יותר) לקיים אינטראקציה בדרכים לא רצויות. ובמשך עשרות שנים מדענים ידעו שזה עובד – אך לא מדוע.
כעת, צוות מדענים בינלאומי, בהובלת המעבדה של ננו-חומרי ננו-חומרי סופרמולקולריים בבית הספר להנדסה של EPFL, הסביר סוף סוף את 'הסיבה'-ובתהליך, חשף השפעה מייצבת מהותית של כל המולקולות הקטנות בתמיסה. הגילוי פורסם ב טֶבַע בשיתוף עם אלפרדו אלכסנדר-כץ ב- MIT וחוקרים באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה הדרומית בסין, כולל EPFL Alumnus Zhi Luo.
"כאשר הם מושעים בתמיסה, חלבונים משנים כל העת צורה סביב צורה מרכזית, ולכן התיאוריה הרווחת הייתה שחומצות אמיניות עוזרות למנוע מחלבונים להתקפיל בצורה שגויה", מסביר את בוגר ה- PHD של ה- EPFL האחרון ובמחבר הראשון Ting Mao.
"כעת, אנו מראים שזה לא המקרה. למעשה, ההשפעה המייצבת של חומצות אמינו לא קשורה מעט לביולוגיה אלא היא תכונה כללית של כל המולקולות הקטנות ביחס לחלקיקים גדולים יותר, המכונה קולואידים, בתמיסה."
איזון משיכה והדחייה
כדי להבין את ההשפעה הקולואידלית הזו של מולקולות קטנות, חומרי ננו-סופרמולקולריים וממשקים ראש המעבדה פרנצ'סקו סטלאצ'י מציע לדמיין שני עמיתים שהולכים זה לזה בצדדים מנוגדים של מסדרון.
דמיין ששני הקולגות האלה מסתדרים ממש טוב ותמיד רוצים לעצור ולשוחח. אם המסדרון ריק, הם יבחינו זה את זה מייד ויגיעו יחד. אבל אם המסדרון פתאום יהיה צפוף, יתכן שהם לא יתראו עד שהם כבר עברו על פני, או אפילו מתגעגעים זה לזה לחלוטין. תופעה זו, המכונה משיכת סינון, היא כיצד חומצות אמינו משפיעות על חלקיקים גדולים יותר: הם ממלאים את תפקיד הקהל במסדרון, ומייאשים אינטראקציות חולפות. "
פרנצ'סקו סטלאצ'י, ראש, מעבדת ננו-חומרי ננו וממשקים סופרמולקולריים
מעניין לציין כי מדענים יודעים למעלה ממאה שנה כי מלחים עושים את ההפך: הם מסכירים דחייה. בדוגמת המסדרון, סולט ממלא גם את תפקיד הקהל, רק במקרה זה הוא מונע משני עמיתים לא ידידותיים להימנע מאינטראקציה מביכה.
"מה שגילינו הוא שחומצות אמינו הן למעשה האנטי-מלח, מכיוון שיש להן השפעה 'סינון' הפוכה. אתה יכול אפילו לראות זאת בטבע: הוכח שכאשר צמח מושקה במים מלוחים, התאים שלו יניבו יותר חומצות אמינו כדי לייצב אותם כאשר הם נלחצים על ידי ריכוז המלח המוגבר," אומר EPFLFLICHIST ו- Co-Author Quy.
שליטה טובה יותר על אינטראקציות מולקולריות
החוקרים אומרים כי עבודתם מספקת טיעון חזק לדיווח על ריכוזי חומצות אמינו במחקרים מדעיים בעתיד. "בביולוגיה, לעולם לא היה עושה ניסוי מבלי לדווח על ריכוז היוני (המלח) של פיתרון. העבודה שלנו מראה כי לריכוזי חומצות אמינו יש השפעה באותה מידה, ולכן יש לדווח עליו באותה מידה בקפדנות", אומר סטלאצ'י.
אכן, סטלאצ'י כבר רודף אחר הפוטנציאל הבלתי מנוצל של השפעות מולקולריות אלה כחלק מהמענק המתקדם שלו ב- ERC הממומן לאחרונה. "אנו רוצים להבין כיצד מולקולות קטנות כמו חומצות אמינו הן מרכזיות בתפקוד ביולוגי בריא. עם התמיכה במענק ה- ERC שלנו, המטרה שלנו היא בסופו של דבר לחזות אילו מולקולות יכולות לייצב אילו חלבונים, וכמה – משהו שנעשה כיום על ידי ניסוי וטעייה במחקר ביו -רפואי."
