Skinner lys over den underlige verden af ​​dihydrogenphosphatanioner

Forskere ved UNSW Sydney, sammen med samarbejdspartnere fra Western Sydney University og Holland, blev overrasket over at opdage, at dihydrogenphosphatanioner - vitale uorganiske ioner til cellulær aktivitet - binder sig til andre dihydrogenphosphatanioner på trods af at de er negativt ladede.

Det samme hold lavede også et molekyle, der kunne 'gribe' disse dihydrogenphosphatanioner og afhængigt af, hvilket farvet lys der skinnede på dem, enten øge eller hæmme deres bevægelse i opløsning.

Forskningen, som blev offentliggjort for nylig i The Journal of the American Chemical Society , giver ny indsigt i molekylære interaktioner, der opstår under biokemiske processer, samtidig med at der introduceres nye metoder til at kontrollere transporten af ​​molekyler i opløsning.

Lektor Jon Beves fra UNSW's School of Chemistry siger, at kemikere altid har vidst, at dihydrogenphosphat var 'lidt underligt' og svært at studere i løsning, men indtil nu vidste ingen, hvad der virkelig skete.

"Vores arbejde viser, at disse negativt ladede anioner faktisk er bundet sammen, selv i fortyndede opløsninger, hvor hydrogenbindinger menes at være ekstremt svage, " han siger.

"Brintbindingerne mellem dihydrogenphosphatanioner ser ud til at være overraskende stærke. De er stærke nok til at overvinde lignende ladning frastødning, og stærk nok til at holde anionklyngerne sammen, selv når de er opløst i hydrogenbindende opløsningsmidler, som vi forventede ville rive dem fra hinanden. "

A/prof. Beves siger, at den nye forståelse også kan gå en vej i retning af at forklare strukturen af ​​biologiske membraner, eller hvordan RNA eller DNA tiltrækkes til hinanden i opløsning, da disse interaktioner alle involverer fosfatgrupper. Og at være i stand til at kontrollere bevægelsen af ​​disse molekyler i opløsning ved hjælp af lys rejser nogle interessante ideer om, hvordan dette kan anvendes i biologiske eller miljømæssige situationer.

"Blandede flydende opløsninger består af masser af molekyler, der alle bevæger sig og tumler tilfældigt, "A/prof. Beves siger.

"Dette gør det virkelig svært at gøre ting som at udtrække værdifulde eller forurenende metaller fra fortyndede opløsninger, eller levere lægemiddelmolekyler, hvor de skal hen i en menneskekrop. Hvis vi kunne kontrollere bevægelsen af ​​nogle af disse molekyler og fortælle dem, hvor de skulle gå, det kunne gøre disse opgaver meget mere opnåelige. "

Men A/Prof. Beves understreger, at sådanne applikationer ville være langt ned ad sporet og kræve meget mere forskning. For nu, han er begejstret for at udføre vigtigt arbejde i et dårligt forstået område af grundlæggende kemi.

Han siger, at det arbejde, hans team udførte, brugte et organisk opløsningsmiddel kaldet dimethylsulfoxid, og han forestiller sig, at fremtidige undersøgelser ville se på, om fosfat opfører sig på samme måde i vand, hvor al biologisk kemi finder sted.

Men til det næste trin, hans team ser på at undersøge, hvordan molekyler aktivt kan transporteres i opløsning.

"Vores næste mål vil være at bruge disse former for interaktioner til aktivt at drive transport af molekyler ved hjælp af lys - f.eks. ved hjælp af en laserpeger til at lede molekyler til at bevæge sig. "