(PhysOrg.com) -- Natuurkundigen van de UCLA hebben nanomechanische metingen gedaan met een ongekende resolutie op eiwitmoleculen.

De nieuwe metingen, door UCLA natuurkundeprofessor Giovanni Zocchi en voormalig UCLA natuurkundestudent Yong Wang, zijn ongeveer 100 keer hoger in resolutie dan eerdere mechanische metingen, een nanotechnologische prestatie die een geïsoleerd eiwitmolecuul onthult, verrassend genoeg, is noch vast noch vloeibaar.

"Eiwitten zijn de moleculaire machines van het leven, de moleculen waaruit we zijn gemaakt, " Zei Zocchi. "We hebben ontdekt dat ze zich soms gedragen als een vaste stof en soms als een vloeistof.

"Vaste stoffen hebben een vorm terwijl vloeistoffen stromen - voor eenvoudige materialen bij lage spanningen. voor complexe materialen, of grote spanningen, het gedrag kan er tussenin zijn. onderworpen aan mechanische krachten, een materiaal kan elastisch zijn en mechanische energie opslaan (eenvoudig vast), stroperig en verdrijven mechanische energie (eenvoudige vloeistof), of visco-elastisch en zowel opslaan als dissiperen mechanische energie (complexe vaste stof, complexe vloeistof). Het visco-elastische gedrag dat kenmerkend is voor complexere materie was nog niet eerder duidelijk waargenomen bij geïsoleerde eiwitten, omdat mechanische metingen de neiging hebben om de eiwitten te vernietigen."

Dankzij de nieuwe nanotechnologiemethode van Zocchi en Wang konden ze spanningen uitoefenen en de mechanica van het eiwit onderzoeken zonder het te vernietigen. Wang, nu een postdoctoraal onderzoeker natuurkunde aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, en Zocchi ontdekte een "overgang naar een visco-elastisch regime in de mechanische respons" van het eiwit.

"Onder de overgang, het eiwit reageert elastisch, als een veer, "Zei Zocchi. "Boven de overgang, het eiwit stroomt als een stroperige vloeistof. Echter, de overgang is omkeerbaar als de spanning wordt verwijderd. Functionele conformationele veranderingen van enzymen (veranderingen in de vorm van het molecuul) moeten typisch over deze overgang werken."

De metingen werden uitgevoerd op het enzym guanylaatkinase, of GK, een lid van een essentiële klasse van enzymen die kinasen worden genoemd. specifiek, GK draagt ​​een fosfaatgroep over van ATP (de universele "brandstof" van de cel) naar GMP, BBP produceren, een essentieel metabolisch bestanddeel, zei Zochi.

Het onderzoek naar de karakterisering van de "visco-elastische overgang" wordt deze maand gerapporteerd in het online tijdschrift PLoS ONE, een publicatie van de Public Library of Science. Het onderzoek werd federaal gefinancierd door de afdeling materiaalonderzoek van de National Science Foundation en door een subsidie ​​van het University of California Lab Research Program.

Zocchi en Wang publiceerden eerder dit jaar verwante bevindingen in het tijdschrift Europhysics Letters, een publicatie van de European Physical Society, en het tijdschrift Physical Review Letters.

In eerder onderzoek is Zocchi en collega's meldden vorig jaar een belangrijke stap in het mechanisch beheersen van chemische reacties, in 2006 een belangrijke stap gezet in de richting van een nieuwe benadering van eiwittechnologie, creëerde in 2005 een mechanisme op nanoschaal om de functie en werking van een eiwit extern te regelen, en creëerde in 2003 een unieke sensor op nanoschaal met een enkel molecuul van minder dan 20 nanometer lang.