Page 26 - No2

KÉT ÉS FÉL DIMENZIÓS GOMBOLYAGOK

4.

sékleten kell működniük. Így aztán a fehérjék inek összegombolyodására. Ez jól látható a Láttuk tehát, hogy a biológiai molekulák -- így
úgy fejlődtek ki, hogy az összegombolyodás legújabb kísérletek milliszekundomos időfel- a fehérjék is -- gyakran a kémiai intuícióval
lényegében energiagát nélkül történik. Még a bontású animációiban, amelyek az élő sejtek ellentétes, váratlan viselkedést mutatnak. Ha
nagyon lassú fehérjék is percek alatt összegom- belsejében levő fluoreszkáló fehérjéket mutat- azonban közelebbről vizsgáljuk a dolgokat, min-
bolyodnak, és a kémikusok elő tudtak állítani ják. A 3. ábrán kutatócsoportom tagjai, Simon den érthetővé válik, és sokszor a víz, az élet
olyan fehérjéket, amelyek a másodperc milli- Ebbinghaus és Apratim Dhar kezelik a mik- oldószere, a felelős a különös viselkedésért. A
omod része alatt összegombolyodnak, sokkal roszkópot élő sejteken végzett fehérje gombolyí- fizikusok, kémikusok és biológusok szoros
gyorsabban egy szempillantásnál. Honnan tud- tási kísérletekben. Annak révén, hogy követni együttműködésének köszönhetően meg lehet
juk ezt? Az elmélet szerint, amikor egy fehérje tudják a fehérjeszerkezet változását több kép- érteni a biomolekulák rejtélyeit, és megis-
energiagát nélkül csomagolódik össze, ez a pontban, különböző rákos sejtek esetén ki tud- merhetjük a működésüket, amelynek
folyamat a „különös kinetika” szerint zajlik le, ták mutatni, hogy mindegyik sejtnek jellemző erdményeképpen az élet megjelenik. Ki tudja,
nem egyetlen, hanem sok különböző időskálán, jelei vannak. A fehérjék különböző sebességgel hogy mi mindent fogunk találni az ilyen kutatá-
szemben a legtöbb kémiai reakcióval. Ezt meg és eltérő eloszlásban változtatják szerkezetüket, sokban? Talán egy nap képesek leszünk mind-
lehetett figyelni olyan, lézerrel irányított össze- annak ellenére, hogy mindegyik sejtet közös azoknak a biomolekuláknak az előállítására,
gombolyítási kísérletekben, mint amilyeneket ősből klónozták és így genetikailag azonos fel- amelyek az élet fenntartásához szükségesek, és
az 1. ábra mutat be. 4 építésűek. Tehát a sejtekben lezajló fehérje össze lehet kapcsolni azokat egy élő sejtté, így
gombolyodási folyamatokban az azonos ikerfel- létrehozva a mesterséges életet…
építés nem biztosítja az azonos viselkedést! Martin Gruebele
University of Illinois
Ma már élő sejtekben is tudjuk vizsgál-
3. ni a fehérjéket, ahol ki vannak téve a A 4. ábra mutatja a kísérlet elvét. A sejt- Hivatkozások:
bonyolult és zsúfolt, ribonukleinsavakból, 4. ben lévő fehérje molekulát egyszerre zöld 1. Ballew, R. M., Sabelko, J. & Gruebele, M.
lipidekből, szénhidrátokból és vízből álló kémiai és piros fluoreszcens festékkel jelezzük. Direct observation of fast protein folding:
környezetnek. Valójában a sejtekben levő víz Testhőmérsékleten a fehérje gombolyagot képez The initial collapse of apomyoglobin. Proc.
nagyon kevéssé hasonlít az általunk jól ismert és egy lézersugár a zöld festéket gerjeszti, ami Natl. Acad. Sci. USA 93, 5759-5764 (1996).
folyékony vízhez. Ennek az az oka, hogy a fehér- energiájának egy részét a piros festéknek adja át 2. Enright, M. B. & Leitner, D. M. Mass
jék és más biológiai molekulák hatással vannak és az fluoreszkál. Amikor azonban a fehérje fractal dimension and the compactness of
a vízmolekulák mozgására, és így megváltoztat- kibomlik, a zöld és piros festékek eltávolodnak proteins. Phys Rev E 71, 011912 (2005).
ják elrendeződésüket. Ezek a hatások a egymástól és kevesebb energia jut át a zöld fes- 3. Shlesinger, M. F., Zaslavsky, G. M. &
biomolekulák felületétől néhány nanométerig tékről a pirosra. A zöld és a piros fluoreszcenci- Klafter, J. Strange Kinetics. Nature 363,
terjednek, és mivel a vízmolekulák soha sincse- át külön-külön észleljük fényszűrőkön keresztül 31-37 (1993).
nek egy nagy biomolekulától távolabbra, mint videokamera segítségével, ahogy azt egy sejt 4. Liu, F. & Gruebele, M. Downhill dynamics
néhány nanométer, a teljes vízmennyiség ilyen kétféle színű képén mutatjuk. A filmfelvétel and the molecular rate of protein folding.
hatások alatt áll. Másrészt viszont a fehérje megmutatja, hogy mikor és milyen mértékben Chem. Phys. Lett. 461, 1-8 (2008).
körüli vízkörnyezet erős befolyással van a prote- gombolyodik a fehérje az élő sejtben.

26 I. ÉVFOLYAM 2. SZÁM, 2009 KÉMIAI PANORÁMA
26 I. ÉVFOLYAM 1. SZÁM, 2009 KÉMIAI PANORÁMA

9/18/09 1:34 PM
24-26 A fehérje.indd 26 9/18/09 1:34 PM
24-26 A fehérje.indd 26