In een recente studie hebben onderzoekers inconsistenties geïdentificeerd in de algemeen aanvaarde theorie over de beweging van elektronen in eiwit-nanokristallen. De bevindingen suggereren dat de theorie, die is gebruikt om uit te leggen hoe eiwitten energie overbrengen, mogelijk niet universeel toepasbaar is.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, concentreerde zich op de elektronenoverdrachtseigenschappen van een specifiek type eiwit-nanokristal, bekend als cytochroom c-oxidase. Dit eiwitcomplex speelt een cruciale rol bij de cellulaire ademhaling, het proces waarbij cellen energie genereren.

Volgens de heersende theorie bewegen elektronen binnen eiwit-nanokristallen via een proces dat hoppen wordt genoemd. Bij het springen springen elektronen van het ene eiwitmolecuul naar het andere, waarbij ze door de eiwitmatrix gaan die hen omringt. Deze beweging wordt mogelijk gemaakt door de specifieke rangschikking van aminozuren binnen de eiwitstructuur, waardoor energietoestanden worden gecreëerd die efficiënte elektronenoverdracht mogelijk maken.

De nieuwe studie geeft echter aan dat hoppen misschien niet het enige mechanisme is voor elektronenoverdracht in eiwit-nanokristallen. Door geavanceerde spectroscopietechnieken te gebruiken, observeerden de onderzoekers dat elektronen in cytochroom c-oxidase op een meer continue manier bewegen in plaats van afzonderlijke hopjes. Deze continue beweging suggereert dat de elektronen mogelijk gedelokaliseerd zijn, wat betekent dat ze niet beperkt blijven tot een enkel molecuul, maar zich verspreiden over een groter gebied van het eiwit.

Deze ontdekking daagt het bestaande begrip van elektronenoverdracht binnen eiwit-nanokristallen uit en roept vragen op over de universaliteit van het springmechanisme. De onderzoekers stellen voor dat de continue beweging van elektronen in cytochroom c-oxidase zou kunnen worden vergemakkelijkt door de unieke structurele eigenschappen van het eiwitcomplex, zoals de aanwezigheid van metaalionen en cofactoren die elektronische interacties versterken.

De bevindingen van het onderzoek hebben aanzienlijke implicaties voor het begrip van hoe eiwitten op moleculair niveau functioneren en zouden het ontwerp van bio-geïnspireerde materialen voor elektronische toepassingen kunnen informeren. Verder onderzoek is nodig om de mechanismen van elektronenoverdracht in verschillende eiwit-nanokristallen op te helderen en de factoren te bepalen die hun gedrag bepalen.