In een rapport dat binnenkort in EPJE¹ verschijnt, onderzoekers van de Nationale Universiteit van het Zuiden in Bahía Blanca, Argentinië bestudeerde de voorwaarde voor modelholte- en tunnelstructuren die lijken op de bindingsplaatsen van eiwitten om droog te blijven zonder hun reactievermogen te verliezen, een voorwaarde voor eiwitten om stabiele interacties met andere eiwitten in water tot stand te brengen.

EP Schulz en collega's gebruikten modellen van hydrofobe holtes en tunnels op nanometrische schaal om de invloed van geometrie op het vermogen van die structuren om droog te blijven in oplossing te begrijpen.

De auteurs bestudeerden de vulneiging van holtes en tunnels die zijn uitgehouwen in een systeem dat een alkaanachtige monolaag wordt genoemd, gekozen vanwege zijn hydrofobe eigenschappen, om ervoor te zorgen dat geen andere factoren dan geometrische beperkingen hun vermogen om droog te blijven bepalen.

Ze stelden vast dat de minimale grootte van hydrofobe holtes en tunnels die met water kunnen worden gevuld in de orde van een nanometer is. Beneden die schaal, deze structuren blijven droog omdat ze een geometrisch schild vormen; als een watermolecuul de holte zou binnendringen, zou het de buitensporige energiekosten betalen om zijn waterstofbruggen op te geven. Ter vergelijking, water vult koolstofnanobuizen die twee keer zo klein zijn (maar iets minder hydrofoob) dan de alkaanmonolaag, waardoor ze minder snel droog blijven.

De auteurs toonden ook aan dat het vullen van nanometrische holtes en tunnels met water een dynamisch proces is dat in de loop van de tijd van droog naar nat gaat. Ze geloven dat watermoleculen in de holtes of tunnels zijn gerangschikt in een netwerk van sterke coöperatieve waterstofbruggen. Hun verstoring door middel van thermische fluctuaties resulteert in het tijdelijk drogen van de gaten totdat nieuwe bindingen zijn hersteld.

Een van de vele mogelijke toepassingen is in de biofysica, om wateruitsluitingsplaatsen van eiwitten te bestuderen, en het fysieke fenomeen begrijpen dat verband houdt met de geometrie van die sites, ter ondersteuning van het wijdverbreide biologische proces van eiwit-eiwitassociaties.