جایگزینی آب به‌وسیله پلیمر در محیط پروتئینی

آدام پریمن و همکارانش از دانشگاه بریستول دریافتند که اگر به‌جای
مولکول‌های آب، پوسته هیدراته، اطراف پروتئین‌ها از پلیمر استفاده شود خواص
کاتالیستی آن همچنان حفظ می‌شود. پیش از این تصور می‌شود که وجود پوسته
هیدراته برای حفظ عملکرد پروتئین ضروری است. این گروه تحقیقاتی پیش از این
نشان داده بودند که اگر از سورفاکتانت‌های پلیمری استفاده شود می‌توان
پروتئین‌های عاری از حلال داشت. رشته‌های بلند پلیمر دارای بار منفی هستند
که با بخش‌های مثبت پروتئین برهمکنش می‌دهند، محققان به این آرایش نانو
هیبرید گویند. البته در این آرایش مقدار بسیار کمی مولکول آب باقی می‌ماند
که در مقایسه با مقدار زیاد پلیمر قابل اغماض است. پریمن و همکارانش نشان
دادند که نانوهیبرید میوگولوبین می‌تواند به اکسیژن متصل بماند.

البته پروتئین‌های بی‌نیاز از آب بسیار اندک هستند و در حالت رایج
پروتئین‌ها به مولکول آب نیاز دارند تا پیکربندی مناسب را برای انجام
فعالیت کاتالیستی داشته باشند. همچنین پیوندهای هیدروژنی موجود در پوسته
هیدراته موجب پدیدار شدن حرکاتی می‌شود که در حلال‌های دیگر به‌ندرت رخ
می‌دهد.

محققان موسسه لاو لانگوین درگرینوبل فرانسه با استفاده از پراش نوترونی به
مطالعه اتم‌های مختلف و حرکت آنها در پروتئین پرداختند. از آنجایی که این
پراش در اتم‌های هیدروژن اتفاق می‌افتد بنابراین می‌توان حرکت پروتئین و
پوسته هیدراته را مطالعه کرد.

نتایج تحقیقات این گروه نشان داد که دینامیک میوگلوبین در هیبرید پلیمری
بسیار شبیه رفتار آن در آب است، همچنین حرکت پلیمر در اطراف پروتئین شبیه
پوسته هیدراته است. در واقع محققان به این نتیجه رسیدند که مکانیسم
میکروسکوپی پلیمر به نحوی است که این پلیمر می‌تواند جایگزین آب شود. به
نظر می‌رسد بتوان از این سیستم در محیط‌های عاری از آب استفاده کرد
محیط‌هایی که فقدان آب موجب پایداری بیشتر می‌شود. غلظت پروتئین‌ها در این
سیستم بسیار بالا است بنابراین می‌توان از آن در درمان زخم‌ها استفاده کرد.