Afdækning af fragmenteringsforskelle i chirale biomolekyler

Ved at kombinere massespektroskopi med yderligere analytiske og simuleringsteknikker, forskere har afsløret nøgleforskelle i fragmenteringen af ​​dipeptidbiomolekyler med forskellige chirale strukturer.

'Chirality' beskriver forskellen i struktur mellem to molekyler, der er, eller er tæt på at være spejlbilleder af hinanden. Selvom deres kemiske formler er identiske, disse molekyler har lidt forskellige egenskaber, gør det nyttigt for kemikere at skelne mellem dem. Teknikken til 'massespektroskopi' kan give detaljerede oplysninger om deres komplekse molekylære strukturer, men den er også blind for enhver forskel mellem deres chirale strukturer. I ny forskning offentliggjort i EPJ D , et team ledet af Anne Zehnacker ved Paris-Saclay University kombinerer massespektroskopi med en række andre simulerings- og analytiske teknikker, giver dem mulighed for at skelne mellem to chirale former af et dipeptidbiomolekyle.

Kemikernes kombinerede evne til at skelne mellem chirale molekyler, og analysere deres strukturer i detaljer, kunne muliggøre langt mere sofistikeret analyse og manipulation af komplekse stoffer. Massespektroskopi involverer at bryde de ioniserede former af molekyler ad, derefter adskille de resulterende fragmenter ved deres masse-til-ladning-forhold. Molekyler kan fragmenteres på en række forskellige måder - inklusive bombardement med flere infrarøde fotoner, eller kollisioner med neutrale molekyler, som helium eller nitrogen. Alternative måder at studere molekyler på inkluderer laserspektroskopi - som måler, hvordan molekyler interagerer med lys ved forskellige bølgelængder. Ud over, simuleringer og teoretiske beregninger kan redegøre for dynamikken og kvanteegenskaberne af molekyler.

I deres undersøgelse, Zehnackers team brugte en kombination af disse teknikker til at studere de chirale strukturer af et bestemt dipeptidbiomolekyle. Efter at have fanget de ioniserede molekyler ved hjælp af elektriske felter, forskerne udførte massespektroskopi, og derefter analyseret fragmenterne ved hjælp af laserspektroskopi. De opdagede, at de resulterende lysspektre var langt stærkere påvirket af molekylernes chiralitet, når de blev brudt fra hinanden ved kollisioner, i modsætning til fotoner. Som afsløret ved en kombination af kvanteberegninger og kemiske dynamiksimuleringer, denne effekt opstod, da hver chiral form af dipeptidet transformeres til et andet isomermolekyle, præsenterer forskellige barrierer for protoners evne til at bevæge sig mellem molekyler.