Laddade molekyler uppför sig paradoxalt
Små biomolekylers beteende förvånade kemiforskare i Lund. Molekyler med höga elektriska laddningar borde stöta bort varandra – men de antibakteriella peptiderna, viktiga i vårt immunförsvar, gjorde precis tvärtom. Nu har forskarna listat ut mekanismen bakom molekylernas paradoxala beteende.
– Ja, vi blev mycket överraskade. Dessa biomolekyler har hög elektrisk laddning och då förväntar man sig självklart att de ska stöta bort varandra, säger Mikael Lund, kemiforskare vid Lunds universitet.
Biomolekylerna i den aktuella studien fungerar som modeller för antibakteriella peptider, det vill säga proteinliknande molekyler som fyller viktiga funktioner i kroppen. Resultatet ställer alltså gängse teorier på ända när det visade sig att partiklarna med samma elektriska laddning drogs till varandra istället för tvärtom.
Kunskapen om antibakteriella peptider bygger sig själva, och hur deras elektriska laddning fungerar, kan få betydelse för utvecklingen av nya mediciner.
– Antibakteriella peptider är viktiga för vårt immunförsvar. Om man kan lista ut hur de fungerar så kan det vara av värde i utvecklingen av nya läkemedel, säger Mikael Lund.
Forskarnas utmaning var att kartlägga den exakta strukturen på molekylens alla atomer. Det visade sig att två identiska biomolekylerna dras till varandra trots att de har samma laddning. Närmare bestämt handlar det om hur vissa atomer binder samman i ändarna av molekylkedjan och bildar en gemensam struktur.
Förklaringen till detta har att göra med hur ena änden på biomolekylen är uppbyggd. Denna mekanism kan vara av värde vad gäller utvecklingen av nya läkemedel. De aktuella biomolekylerna kan nämligen ta sig genom cellmembran och utgör därför en lovande kandidat som mikroskopiska transportfordon för mediciner in i celler.
Antibakteriella peptider anses nämligen vara en lovande kandidat vad gäller att transportera mediciner in i celler hos en patient, eftersom biomolekylen har egenskapen att kunna ta sig genom cellers hölje. Det är dock inte helt känt ännu hur biomolekylen gör för att ta sig in i cellerna.
Den aktuella studien är en kombination av teoretiska datorberäkningar och experiment. Förvåningen var stor när datorberäkningarna visade att de små biomolekylerna drogs till varandra trots att de hade samma elektriska laddning. Men resultaten bekräftades sedan i experiment som gjordes.
Studien:
Self-association of a highly charged arginine-rich cell-penetrating peptide, PNAS
Kontakt:
Mikael Lund, universitetslektor vid Kemiska institutionen, Lunds universitet, mikael.lund@teokem.lu.se, 046 – 222 31 67
Giulio Tesei, doktorand vid Kemiska institutionen, Lunds universitet, giulio.tesei@teokem.lu.se, 046 – 222 82 41
