Молекулярное понимание чистого заряда белка может объяснить и помочь решить проблему вредного накопления организмов в морской среде.
Более глубокое понимание адгезии белков к твердым поверхностям может пролить новый свет на биологические явления, такие как морское биообрастание. В поисках нетоксичных поверхностей, отталкивающих микроорганизмы, сингапурское агентство по науке, технологиям и исследованиям (ASTAR) оценило взаимосвязь между зарядом и pH для адгезивного белка, который существует в незначительных количествах в следах личинок ракушек и ракушек. показали, что это влияет на их способность прикрепляться к поверхностям.
Измерения привели к определенному значению pH, известному как изоэлектрическая точка (pI), при котором суммарный заряд белка равен нулю. pI обеспечивает диапазоны pH для растворимости белка, но также дает ценную информацию о сродстве белка к заряженным поверхностям, что важно для разделения белков, распознавания и неспецифической адсорбции. Белки теряют или приобретают протоны в зависимости от кислотности их окружения, что изменяет их суммарный заряд. Обычно они имеют положительный суммарный заряд в сильнокислых условиях и отрицательный заряд в сильнощелочных средах. Это обеспечивает привлекательные взаимодействия с противоположно заряженными веществами. При pI нулевой суммарный заряд способствует агрегации белков.
Уже существует несколько подходов к определению значений pI, но, как правило, они занимают много времени и требуют высокой растворимости в воде и концентрации. В рамках программы Innovative Marine Antifouling Solutions команда под руководством Джулиуса Ванчо из Института химических и инженерных наук ASTAR и Доминика Яньчевского из Института исследования и инженерии материалов ASTAR разработала стратегию, которая доставляет белок pI. значения с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ).
«АСМ стал удобной платформой для визуализации, а также манипулирования и изучения материи на молекулярном уровне», - объясняет Вансо, отмечая, что его команда использовала АСМ для изучения поведения макромолекул около 25 лет. Исследователи прикрепили несколько белковых молекул к АСМ-зондам диаметром около одного микрометра и оценили силу их адгезии к заряженным поверхностям при четко определенных значениях pH, стягивая зонды с этих поверхностей.
После проверки этого подхода для различных хорошо известных белков команда занялась значением pI белка следа. По словам Ванксо, этот белок стимулирует прикрепление личинки, что вызывает колонизацию и дальнейшее накопление другими личинками. Белок показал значение pI от 9,6 до 9,7, что согласуется с его положительным зарядом в морской воде и его адгезией к отрицательно заряженным погруженным поверхностям.
Этот эксперимент по проверке концепции минимизировал требования к количеству белка. «Мы надеемся, что внесли свой вклад в решение этой заведомо сложной и очень важной проблемы», - говорит Ванчо. Они ожидают, что ученые-белки примут их метод.
Исследователи, аффилированные с ASTAR, внесли свой вклад в это исследование из Института инженерно-химических наук и Института исследования и инженерии материалов.