Het is moeilijk om een ​​vis te bedenken met een hogere algemene waarde dan de gestreepte baars - of roodbaars, zoals het bekend staat in de regio Chesapeake Bay.

Morone saxatilis wordt gewaardeerd door vissers die zowel in zoet als zout water vissen. Het is een waardevolle commerciële soort, en verdient daarom een ​​topnotering in de zeevruchtensectie van menig restaurantmenu en viskraam.

Een team van wetenschappers van William &Mary onder leiding van Myriam Cotten onderzoekt nog een ander voordeel van de gestreepte baars:de vissen bevatten biomoleculen die veelbelovend zijn gebleken voor therapeutisch gebruik in de menselijke geneeskunde.

katoen, een universitair hoofddocent bij de faculteit Toegepaste Wetenschappen van de universiteit, is co-auteur van een recent gepubliceerd artikel, "Koper reguleert de interacties van antimicrobiële piscidine-peptiden uit mestcellen van vissen met formyl-peptidereceptoren en heparine, " in de Tijdschrift voor biologische chemie .

Ze legde uit dat de peptiden die in het artikel worden bestudeerd varianten zijn van de moleculaire wapens die door het immuunsysteem van een dier worden gebruikt. en geproduceerd door mestcellen - gespecialiseerde witte bloedcellen. In dit geval, het onderwerp dier is een vis, en dus zijn het "piscidine"-peptiden.

Het artikel merkt op dat vissen onderhevig zijn aan een spervuur ​​​​van pathogenen - bacteriële, viraal, parasitair en schimmel. Vis, natuurlijk, zwemmen en ademen in wat soms een soep van ziekteverwekkers kan zijn. Zo'n 65 procent van de infecties begint in biofilms en om gezond te blijven, vissen hebben een krachtig immuunsysteem ontwikkeld om infecties te bestrijden.

Cotten zegt dat ze vaak samenwerkt met andere wetenschappers, vooral als het gaat om in-vivo-onderzoeken:"Ik doe het fundamentele onderzoek - daar hou ik van! Maar ik doe geen in-vivo, " legde ze uit. "Daarom is dit samenwerkingswerk."

Bijvoorbeeld, ze zei dat in 2015, na ze tien jaar te hebben bestudeerd, ze ontdekte dat haar peptiden koper konden binden. Het was een belangrijke ontdekking.

"Koperionen vormen radicalen, en radicalen kunnen naburige biologische moleculen aanvallen, vastklampen aan en beschadigen van bepaalde chemische bindingen, ’ legde Cotten uit.

Ze werkte samen met Hao Hong aan de Universiteit van Michigan, die haar met koper geladen peptiden in vivo testte op een kankertumor op een muis. De resultaten, terwijl voorlopig, zijn veelbelovend, voegde Cotten toe.

De met koper geladen radicalen kunnen een belangrijk nieuw wapen zijn in de oorlogen tegen tumoren en infecties, en de mechanismen beschreven in de J. Biol. Chemo paper zijn de noodzakelijke volgende stappen op weg naar klinische proeven. Het artikel beschrijft de peptiden als Zwitserse zakmessen die niet alleen bacteriën rechtstreeks aanvallen, maar ook de immuuncellen van het gastheerorganisme activeren om infecties te helpen bestrijden.

Terwijl ze werkt aan een beter begrip van het biochemische mechanisme van piscidines en andere biomoleculen die ooit zouden kunnen worden gebruikt om infecties bij mensen te bestrijden, Cotten omschrijft zichzelf terecht als biofysisch chemicus.

"Dat betekent dat ik biologische systemen bestudeer met fysieke hulpmiddelen, " legde ze uit. Kristallografie is een van de meest gebruikte fysieke hulpmiddelen voor chemici, maar Cotten bestudeert biologische membranen en noten, "Alles wat met een membraan te maken heeft, dat bindt een membraan, die gericht is op een membraan, is heel moeilijk te bestuderen met kristallografie wanneer het aan dat membraan is gebonden."

Daarom, Cotten's eigen go-to-tool is nucleaire magnetische resonantie, of NMR. Ze zet haar onderzoek voort in het NMR-lab in Small Hall op de William &Mary campus, werken met een groep die onderzoekwetenschapper Dr. Alex Greenwood omvat, een NMR-specialist, en ondersteund door financiering van de National Science Foundation.

"NMR is een van de beste technieken om monsters te ondervragen die niet kristalliseren, " zei Cotten. "Als je kijkt naar een antimicrobiële stof die zeer waarschijnlijk membranen aanvalt of misschien interne doelen heeft, zoals DNA, er is echt geen andere methode op atomair niveau dan NMR die niet-kristallijne monsters kan bestuderen."

Kernmagnetische resonantie is een gevoelige en veeleisende techniek - of liever een reeks technieken. Lang voordat ze bij William &Mary kwam, Cotten was bekend met het NMR-werk dat hier gaande was, vooral het werk van Robert Vold, een voormalig lid van de faculteit in de natuurkunde en toegepaste wetenschappen.

“Toen ik afstudeerde, Ik was onder de indruk van het werk van professor Vold, ' zei Cotten. 'Ik heb nog steeds stapels van zijn papieren die ik 20 jaar geleden heb gedrukt. En ik heb hem nooit ontmoet totdat ik hier de baan kreeg."

Cotten begon te werken in het grote magneetlab in Small Hall, met behulp van de 17,6-tesla, 750 megahertz magneet die Vold gebruikte. Maar ze kon niet zomaar naar boven lopen en haar monsters in de magneet doen. Vold, samen met Gina Hoatson en een aantal andere gebruikers van de grote magneet, had het gebruikt om niet-biologische monsters te bestuderen. Het werk van Cotten omvat het onderzoek van biologische membranen.

"Toen ik hier kwam, het instrument is opgezet voor materialen. Ik moest nieuwe sondes kopen om hier NMR te doen, " ze legde uit.

NMR-gebruikers vergelijken de magneet graag met een boormachine en de sondes met boorbits:een boormachine kan een willekeurig aantal bits gebruiken, afhankelijk van de materialen. Het type "bits" dat Cotten nodig heeft om membranen te bestuderen, worden statische sondes genoemd. Een van haar medewerkers, Peter Gor'kov van het National High Magnetic Field Lab in de staat Florida, bouwde de nieuwe sondes voor haar.

De monsters worden op glasplaten georiënteerd en gaan dan in de keel van de magneet, de spoel. De magneet zapt het monster met een magnetisch veld. De atoomkernen in het monster hebben hun eigen elektronische omgeving en resoneren op unieke frequenties binnen het magnetische veld.

De sonde zit in de magneet, ongeveer twee voet, radiogolven gebruiken om de overdracht in energieniveau op te pikken in een signaal dat, als het eenmaal is gedecodeerd, kan veel details opleveren over de moleculaire structuur van het monster.

Cotten zegt dat ze "diep gepassioneerd" is over het gebruik van NMR omdat het de studie van de beweging van moleculen mogelijk maakt. niet alleen hun structuur. En moleculaire beweging is heel belangrijk voor haar begrip van verschijnselen die verband houden met membranen.

"Moleculen werken niet als ze in de ruimte worden bevroren. Moleculen bewegen, " legde ze uit. "Als je een stof hebt die antimicrobieel is, het moet naar een plaats gaan waar het een cel aanvalt. Als het er is, het moet de structuur veranderen van waar het aan gebonden is om die site te beschadigen. Het is heel dynamisch."

Cotten en haar team werken aan de installatie van de nieuwe biomolecuulvriendelijke sondes in het NMR-lab om de studie van de vispeptiden voort te zetten, die veelbelovend zijn voor een steeds groter wordende reeks klinische toepassingen.