El agua es el recurso natural más abundante de la Tierra, pero también es un misterio debido a sus características únicas de solvatación, es decir, cómo se disuelven las cosas en ella.
"Está adaptado de forma única a la biología y viceversa", dijo Poul Petersen, profesor asistente de química y biología química en la Universidad de Cornell. "Es superflexible. Disipa energía y media interacciones, y eso se está volviendo más reconocido en los sistemas biológicos. "
La forma en que el agua se relaciona e interactúa con esos sistemas, como el ADN, el bloque de construcción de todos los seres vivos, es de importancia crítica, y el grupo de Petersen ha utilizado una forma relativamente nueva de espectroscopía para observar una característica del agua previamente desconocida.
"columna de hidratación quiral del ADN", publicado el 24 de mayo en la revista American Chemical Society Ciencia central , informa la primera observación de una superestructura de agua quiral que rodea una biomolécula. En este caso, la estructura del agua sigue la estructura helicoidal icónica del ADN, que en sí mismo es quiral, lo que significa que no se puede superponer en su imagen especular. La quiralidad es una clavefactor biológico, porque la mayoría de las biomoléculas y productos farmacéuticos son quirales.
"Si quieres entender la reactividad y la biología, entonces no es solo agua por sí misma", dijo Petersen. "Quieres entender el agua alrededor de las cosas y cómo interactúa con ellas. Y particularmente con la biología, quieres entendercomprender cómo se comporta en torno al material biológico, como las proteínas y el ADN ".
El agua juega un papel importante en la estructura y función del ADN, y su capa de hidratación ha sido objeto de mucho estudio. Las simulaciones de dinámica molecular han mostrado una amplia gama de comportamientos de la estructura del agua en el surco menor del ADN, el área donde se encuentran las columnas vertebrales delas hebras helicoidales están muy juntas.
El trabajo del grupo empleó espectroscopía de generación de frecuencia de suma quiral SFG, una técnica que Petersen detalló en un artículo de 2015 en el Journal of Physical Chemistry. SFG es un método óptico no lineal en el que dos haces de fotones, uno infrarrojo y otro visible,interactúan con la muestra, produciendo un haz SFG que contiene la suma de las frecuencias o energías de los dos haces. En este caso, la muestra era una hebra de ADN unida a un prisma recubierto de silicio.
Más manipulación de los haces y cálculos demostraron la existencia de una superestructura de agua quiral que rodea al ADN.
Además de la novedad de observar una plantilla de estructura de agua quiral mediante una biomolécula, el SFG quiral proporciona una forma directa de examinar el agua en biología.
"Las técnicas que hemos desarrollado proporcionan una nueva vía para estudiar la hidratación del ADN, así como otras estructuras quirales supramoleculares", dijo Petersen.
El grupo admite que la relevancia biológica de su hallazgo no está clara, pero Petersen cree que la capacidad de examinar directamente el agua y su comportamiento dentro de los sistemas biológicos es importante.
"Ciertamente, a los ingenieros químicos que están diseñando sistemas biomiméticos y analizando la biología y tratando de encontrar aplicaciones como la filtración de agua les importaría esto", dijo.
Otra aplicación, dijo Petersen, podría ser la creación de mejores materiales antiincrustantes, que sean resistentes a la acumulación de microorganismos, algas y similares en superficies mojadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por Tom Fleischman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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