Em 2010, os cientistas descobriram que os peptídeos simples podem organizar-se em membranas bi-camada. A descoberta sugere um "elo perdido" entre o inventário de substâncias químicas pré-biótica da Terra e os andaimes organizacional essencial à vida. Muitos grupos que estudam as origens da vida têm-se centrado em RNA, que se acredita ter pré-datado células vivas. Mas é uma molécula de ARN muito mais complicada do que um péptido. Os estudos de 2010 mostram que, se você acabou de adicionar água, peptídeos simples acessar as propriedades físicas ea ordem molecular de longo alcance que é fundamental para as origens da evolução química.
"Este é um benefício para a nossa compreensão de conjuntos grandes e estruturais de moléculas", disse o presidente Química Emory David Lynn, que ajudou a liderar o esforço, que eram colaborações dos departamentos de química, biologia e física. "Nós provamos que os peptídeos podem organizar como bi-camadas, e geramos o primeiro, imagens em tempo real do processo de auto-montagem. Nós podemos realmente ver em tempo real como essas nano-máquinas fazem a si mesmos. "
A capacidade de organizar as coisas dentro de compartimentos e ao longo de superfícies está subjacente a toda a biologia. A partir dos fosfolipídeos bicamada das membranas celulares para hélices de DNA ricas em informações, as matrizes de auto-montagem definir a arquitetura da vida.
"Nós mostramos que os peptídeos podem formar o tipo de membranas necessárias para criar ordem de longo alcance", disse, da Universidade Emory Seth Childers, autor principal do artigo publicado pela Chemical Society a alemã Angewandte Chemie. "O que também é interessante é que estas membranas de peptídeos podem ter o potencial para funcionar de uma forma complexa, como uma proteína."
Química estudante graduado Yan Liang imagens capturadas dos péptidos como eles agregados em estruturas globulares de fundição, e auto-montada em membranas bi-camada. Os resultados dessa experiência foram publicados recentemente pelo Journal of the American Chemical Society.
"A fim de formar núcleos, que se tornam os modelos de crescimento, os peptídeos primeiro repelir a água", diz Liang, que era um pós-doutorado em neurociência Emory. "Uma vez que os peptídeos formam o modelo, agora podemos ver como eles se reúnem a partir das bordas externas.".
Além de fornecer pistas sobre as origens da vida, as descobertas podem lançar luz sobre grupos de proteínas relacionadas à doença de Alzheimer, diabetes tipo 2, e dezenas de outras doenças graves.
Mas, enquanto que os fosfolípidos e os ADN são moléculas complicadas, os péptidos são compostos por aminoácidos simples que constituem as proteínas. O experimento de Miller-Urey demonstrou em 1953 que os aminoácidos eram susceptíveis de estar presentes na Terra pré-biótica, abrindo a questão de saber se peptídeos simples poderiam alcançar a ordem supra-molecular.
Para testar como a estrutura oca, tubular de peptídeos é organizado, os pesquisadores usaram nucleares métodos especializados de estado sólido de ressonância magnética (NMR) que foram desenvolvidos no Emory durante a última década.
Trabalhando com Anil Mehta, uma química de pós-doutorado do companheiro, Childers marcado um final de cadeias peptídicas com um rótulo de RMN, e depois deixou-os a montar para ver se as extremidades iria interagir. O resultado foi uma membrana de bi-camada, com as faces interior e exterior e uma camada adicional, que enterrado funcionalidade localizada dentro do interior.
"As membranas de peptídeos combinar a estrutura de longo alcance das membranas celulares com a ordem local de enzimas", disse Childers. "Agora que entendemos que as membranas de peptídeos são organizadas localmente como uma proteína, queremos investigar se eles podem funcionar como uma proteína."
O objectivo é o de dirigir moléculas para funcionar como catalisadores e criar ordem de longo alcance. "Nós realmente gostaríamos de entender como construir algo de baixo para cima", diz Childers. "Como podemos ter átomos e moléculas de fazer? Como podemos obter moléculas que ficar juntos para fazer nano-máquinas que executam tarefas específicas? "
A pesquisa é parte de "O Centro de Evolução Química", um centro baseado na Emory e Georgia Tech, para a pesquisa integrada, educação e sensibilização do público focado na química que pode ter levado à origem da vida. A National Science Foundation e do Departamento de Energia dos Estados Unidos financiaram a pesquisa.
O Galaxy diário via Universidade Emory
Crédito da imagem: Com agradecimentos ao photograther scottreither.com
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