تغییر شکل پروتئین‌ها که برای پیش‌برد فرآیندهای شیمیایی ضروری است به دو شکل ارتعاشات کشسان و تغییرات صورتبندی صورت می گیرد. تشخیص این دو نوع تغییر اهمیت ویژه‌ای در درک عملکرد پروتئین‌ها در بدن موجودات زنده ایفا می‌کند. محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج آمریکا به تازگی روش جدیدی را برای تشخیص ارتعاشات کشسان و تغییرات صورتبندی از یکدیگر معرفی کرده‌اند.

پروتئین‌ها برای این که به درستی کار کنند، به تغییرات شکل‌شان متکی هستند. بنابراین دانشمندان به تغییرات کوچک در ساختار پروتئین‌ها توجهی جدی دارند، هر چند که تمام این «تکان‌ها» مانند هم نیستند. مطالعه جدیدی که آزمایش‌های پراکندگی نوترون و نور را با شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تلفیق کرده است، نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با استفاده از اندازه‌گیری انعطاف‌پذیری پروتئین‌ها، تفاوت میان ارتعاشات کشسان و تغییرات صورتبندی (conformational) واقعی را تشخیص داد. نتایج این مطالعه که در فیزیکال ریویو لترز ارائه شده است، رفتارهای خاصی از پروتئین‌ها را توضیح می‌دهد، از جمله اینکه چرا انعطاف‌پذیری پروتئین‌ها گاهی به سرعت با دما افزایش می‌یابد.

برای پیش‌برد فرآیندهای شیمیایی، پروتئین‌ها اغلب مجبورند که به شکل فیزیکی (مثل کلید) با دیگر مولکول‌ها چفت شوند. پروتئين‌ها می‌توانند با وول خوردن و لرزیدن سر جای خودشان، دچار تغییرات صورتبندی شوند که در آن اتم‌های درون مولکول از یک سد انرژی پتانسیل به سد انرژی دیگر می‌جهند. از طرف دیگر، انعطاف‌پذیری پروتئین‌ها نیز از اتم‌هایی ناشی می‌شود که به شکل کشسان درون یک سد پتانسیل افت‌ و‌ خیز می‌کنند. تغییرات کشسان و صورتبندی باید به شکل متفاوتی به دما و آب‌پوشی مولکول وابسته باشند، اما مطالعات قبلی درباره انعطاف‌پذیری پروتئین‌ها معمولا این دو سهم را جدا نکرده‌اند.

به تازگی لیانگ هونگ (Liang Hong) از آزمایشگاه ملی اوک ریج آمریکا و همکارانش راهی موثر برای جداسازی حرکت‌های کشسان و صورتبندی از یکدیگر معرفی نموده‌اند. آن‌ها در ابتدا انعطاف پذیری را – همان‌طور که اغلب انجام می‌شود – با استفاده از پراکندگی نوترون‌های ناهمدوس اندازه‌گیری نموده و جابجایی‌های اتمی (عمدتا اتم‌های هیدروژن) درون یک پروتئين خاص را ثبت کردند. سپس با مقایسه این داده‌های جابجایی با شبیه‌سازی دینامیک مولکولی گروه هونگ دریافتند که افت و خیزهای کشسان اتم‌های منفرد را می‌توان از ارتعاشات نوسانی کل مولکول که آن‌ را با آزمایش‌های پراکندگی نور اندازه‌گیری کرده بودند استنتاج نمود. این پژوهشگران با جداسازی بخش کشسان در واقع نشان دادند که انعطاف‌پذیری بالا در دمای اتاق اصولا ناشی از آهنگ بیشتر تغییرات صورتبندی آن است.

منبع:http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.110.028104

مرجع: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i2/e028104