211service.com
Fiziķi atklāj olbaltumvielu locīšanas kvantu likumu
Slavenās Arrhenius attiecības apgalvo, ka lietas notiek ātrāk, jo tās kļūst karstākas. Ķīmijā tas parasti ir taisnība, taču ir svarīgs izņēmums: ātrums, ar kādu proteīni salocās savā funkcionālajā formā.
Ir viegli domāt, ka olbaltumvielām vajadzētu salocīt ātrāk, kad tās atdziest, un pēc tam ātrāk atvērties, kad tās sasilst. Bet faktiskās attiecības ir gan nelineāras, gan asimetriskas, kas nozīmē, ka izvēršana nav locīšanas otrādi.
Molekulārie biologi ir izvirzījuši dažādus mehānismus, lai to izskaidrotu, piemēram, nelineāro mijiedarbību starp ūdeni un proteīnu hidrofobajām daļām. Bet neviens no tiem nav īpaši pārliecinošs.
Šķiet, ka tas mainīsies līdz ar Liaofu Luo darbu Iekšējās Mongolijas universitātē un Džūna Lu darbu Iekšējās Mongolijas Tehnoloģiju universitātē, abi Ķīnā. Viņi saka, ka tas, kā locīšana ir atkarīga no temperatūras, kļūst skaidrs, tiklīdz ņemat vērā kvantu mehāniku.
Pirmkārt, neliels fons par olbaltumvielu locīšanu. Olbaltumvielas ir garas aminoskābju ķēdes, kas kļūst bioloģiski aktīvas tikai tad, kad tās salokās īpašās, ļoti sarežģītās formās. Mīkla ir par to, kā olbaltumvielas to dara tik ātri, ja tām ir tik daudz iespējamo konfigurāciju, no kurām izvēlēties.
Lai to aplūkotu perspektīvā, salīdzinoši nelielam proteīnam, kurā ir tikai 100 aminoskābes, var būt aptuveni 10^100 dažādas konfigurācijas. Ja tas izmēģinātu šīs formas ar ātrumu 100 miljardi sekundē, pareizās formas atrašana prasītu ilgāku laiku nekā Visuma vecums. Neviens nezina, kā šīs molekulas veic darbu nanosekundēs.
Tomēr viņi zina, ka to locīšanas ātrums ir ļoti jutīgs pret temperatūru, un biologiem ir ievērojams datu apjoms, kas precīzi parāda, kā šie rādītāji atšķiras. Šo datu attēlošana rada dažādas negaidītas līknes.
Mūsdienās Luo un Lo saka, ka šīs līknes var viegli izskaidrot, ja locīšanas process ir kvantu notikums. Saskaņā ar parasto domāšanu aminoskābju ķēde var mainīties no vienas formas uz otru, tikai mehāniski izlaižot dažādas formas starp tām.
Bet Luo un Lo saka, ka, ja šis process būtu kvantu process, forma varētu mainīties ar kvantu pāreju, kas nozīmē, ka proteīns varētu 'pārlēkt' no vienas formas uz otru, neveidojot formas starp tām.
Luo un Lo pēta šo ideju, izmantojot matemātisko modeli, kā tas darbotos, un pēc tam iegūst vienādojumus, kas apraksta, kā kvantu locīšanas ātrums mainītos atkarībā no temperatūras. Beidzot viņi pielāgoja sava modeļa ieteikumus dažiem reālās pasaules eksperimentiem.
Viņu pārsteidzošais rezultāts ir tāds, ka šis kvantu pārejas modelis atbilst 15 dažādu proteīnu locīšanas līknēm un pat izskaidro atšķirību to pašu proteīnu locīšanas un atlocīšanas ātrumos.
Tas ir nozīmīgs izrāviens. Luo un Lo vienādojumi ir pirmie universālie proteīnu locīšanas likumi. Bioloģijā tas ir līdzvērtīgs termodinamiskajiem likumiem fizikā.
Iespaidīgas lietas. Un negaidiet, ka tas beigsies šeit.
Dažādas grupas atrod pierādījumus par kvantu procesiem visās jomās, sākot no fotosintēzes līdz putnu navigācija .
Ja kvantu mehānikai ir galvenā loma olbaltumvielu locīšanas procesā, tad var būt maz šaubu par tās nozīmi citu šūnu iekārtu darbībā. Tas var būt tikai laika jautājums, kad slūžas tiks atvērtas kvantu biologiem.
Atsauce: arxiv.org/abs/1102.3748 : Olbaltumvielu locīšanas temperatūras atkarība, kas izriet no kvantu pārejas