Forskere analyserer de kemiske bindinger, der former proteiner

En international gruppe af forskere, herunder gæsteprofessor fra RUDN Universitet Kamran Makhmudov, har analyseret kemiske bindinger i proteiner baseret på svovl og andre grundstoffer fra den 16. gruppe i det periodiske system. Sådanne atomer kaldes kalkogener, og bindingerne er kendt som kalkogenbindinger. Resultaterne blev offentliggjort i Dalton-transaktioner , og vil blive præsenteret på den internationale Chugaev-konference om koordinationskemi, der afholdes fra 2. til 6. oktober i Nizhny Novgorod (Rusland).

"I løbet af de sidste to år, mere end 100 forskningsartikler om chalcogenbinding blev publiceret hvert år i den videnskabelige database Web of Science, "Kamran Makhmudov, værkets hovedforfatter forklarer. "Interessen for dette emne er vokset eksponentielt i et årti, men overraskende nok der var ingen generaliseret artikel om brugen af ​​chalkogenbindinger i syntese, katalyse og materialedesign relevant for moderne kemi. Vi tror på, at dette perspektiv, der systematiserer eksisterende information om anvendelsen af ​​chalcogenbinding, vil udfylde dette hul og henlede mere opmærksomhed på dette nye voksende forskningsfelt."

Arrangementet af atomer inde i et molekyle bestemmes af kovalente bindinger. De dannes, når atomer deler elektronpar. Når det kommer til proteinmolekyler, kovalente interaktioner mellem atomer bestemmer den primære struktur af molekylet ("kæden" af aminosyrer).

Sammen med kovalente bindinger mellem atomer og polyatomare partikler, der er ikke-kovalente interaktioner. Ikke-kovalente bindinger (aerogene, halogen, kalkogen, pniktogene, tetrel og icosagen) dannes af grundstofferne i den 13. til 18. gruppe i det periodiske system:brint, halogener (såsom klor, brom, fluor og jod), chalcogener (elementer i undergruppen ilt og svovl), pnictogens (arsen, antimon, vismut). Atomerne i disse kemiske grundstoffer har et positivt elektrostatisk potentiale. Med andre ord, disse atomer får en positiv ladning, der tiltrækker negativt ladede atomer af kemiske grundstoffer. Dette er arbejdsprincippet for Lewis-syrer - deres syrecenter tiltrækker negativt ladede molekyler (beriget af elektroner, som giver dem denne negative ladning).

"Det er på grund af ikke-kovalente interaktioner, at klynger af atomer eller molekyler kan eksistere i en kondenseret tilstand - i form af en væske eller et fast stof. Disse interaktioner spiller en stor rolle, når vi beskæftiger os med polymerer, sagde Kamran Makhmudov. Især, forskellige proteinkomplekser kombineres gennem ikke-kovalente interaktioner enten med hinanden eller med nukleinsyrer for at danne ribosomer, kromatin, vira, eller med lipider til at udgøre lipoproteinmembraner. Dermed, ikke-kovalente interaktioner danner grundlaget for vigtige biologiske strukturer, og deres rolle i biologien er særlig vigtig."

Forskere har opdaget, hvordan kemiske elementer fra chalcogengruppen danner ikke-kovalente kemiske bindinger. Denne gruppe omfatter oxygen (O), svovl (S), selen (Se), tellur (Te), polonium (Po), og kunstigt produceret radioaktivt Livermorium (Lv).

Chalcogenbinding er en af ​​typerne af ikke-kovalente interaktioner. Et chalcogenatom er bundet til et molekyle af kovalente bindinger, men den har et eller flere positivt ladede områder. På grund af tiltrækningen af ​​positive til negative ladninger, chalcogen-atomet binder sig til andre dele af molekylet, der har negativt ladede områder. Sådan dannes kalkogenbindingen. Dette er en af ​​mekanismerne for proteinmolekylefoldning, som holder sin form.

Chalcogenbinding observeres normalt i stoffer i fast tilstand. Men i flere undersøgelser, kalkogenerne var også aktive i en opløsning. Dette er en meget vigtig ejendom, da det gør kalkogener nyttige til analytisk kemi og medicin. I øvrigt, det er allerede kendt, at kalkogenbindingen (hovedsageligt vekselvirkningen mellem svovl og oxygen) spiller en vigtig rolle i biologiske systemer. Forskere mener, at vi bør begynde at tænke på at inkludere kalkogener i lægemiddeldesign. Ved hjælp af flere kalkogenbindinger mellem svovlcentrene, selen og tellur, vi kan skabe nanorør, der vil indeholde andre molekyler.

"Vi håber, at disse eksempler og relaterede diskussioner vil henlede mere opmærksomhed på dette spændende område med praktisk anvendelse af kalkogen. Desuden, vi kan forvente, at chalcogenbinding vil blive anerkendt af International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) i den nærmeste fremtid, " konkluderede videnskabsmanden.