organické alifatické molekuly

Molekuly vody mají fascinující vlastnosti. Medicína má nového pomocníka

11. 11. 2025 Iveta Mauci 3 min read 196 Zobrazení chemie, molekulární štěrbiny, organické alifatické molekuly, Technologický institut v Karlsruhe (KIT), Univerzita Constructor v Brémách, voda

Chemie Medicína Nové Objevy TOP 10 Výzkum

Molekuly vody jsou hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb, například v proteinech. (Foto: INT, KIT)) — ***Popis: Molekuly vody jsou hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb, například v proteinech.***

„Obyčejná“ voda, která je úplně všude má obrovský potenciál. Když si vezmeme, že pokrývá většinu plochy Zeměkoule, cirkuluje v lidském těle a nachází se i v těch nejmenších molekulárních štěrbinách, a přesto ji nikdo nevěnoval pozornost. Tedy až doteď. Vědci z Technologického institutu v Karlsruhe (KIT) a Univerzity Constructor v Brémách totiž vyřešili dlouhodobý problém se kterým se potýkali na úrovni supramolekulární a biomolekulární chemie.

Co se stane, když voda nemůže volně proudit, ale je uzavřená ve strukturách? Leží jen tak ladem? To rozhodně ne. Vědci poprvé prokázali, že uzavřená voda může ovlivňovat své okolí a podporovat vazby mezi molekulami. Tento objev by mohl otevřít cesty pro nová léčiva a nové materiály.

Na Zemi se část vody nachází v malých zákoutích a skulinách. Je uzavřená v molekulárních dutinách, jako jsou vazebná místa pro proteiny, nebo syntetické receptory. Dosud vědci vedli kontroverzní otázky, zda se tato voda v přítomnosti jiných molekul chová neutrálně, nebo zda má vliv na proces vazby. Molekuly vody totiž nejsilněji obvykle interagují mezi sebou. Díky novým experimentům vědci ukazují, že voda se v tak úzkých dutinách chová neobvykle. Dokázali, že voda v molekulárních dutinách je energeticky aktivní.

Vědci tento stav nazývají „vysoce energetický“. Ne proto, že by voda zářila nebo bublala, ale proto, že je ve vyšším energetickém stavu než běžná voda. Faktem je, že vysoce energetická voda se chová jako lidé v přeplněném výtahu: Jakmile se dveře otevřou, vytlačí se ven. Analogicky se vysoce energetická voda vytlačí z dutiny, pokud do ní vstoupí jiná molekula a „nováčka“ vytlačí na volné místo. Energie vody tak podporuje vazbu mezi novou molekulou a molekulární dutinou.

Důkazy umí předpovědět vazebnou sílu

Vědci použili jako „hostitelskou“ molekulu cucurbit[8]uril, která je schopná přijímat další molekuly nazývané jako „hostující“ molekuly a díky vysokému stupni symetrie ji lze analyzovat podstatně snadněji než složité systémy, jako jsou proteiny.

V závislosti na hostující molekule umožnily počítačové modely vypočítat, o kolik větší vazebnou sílu poskytuje vysoce energetická voda. Vědci zjistili, že čím energeticky intenzivnější je voda, tím lépe podporuje vazbu mezi hostující molekulou a hostitelem, když je vytěsněna.

Získaná data jasně ukazují, že koncept vysoce energetických molekul vody má fyzikální základ a že právě tyto molekuly vody jsou ústřední hnací silou při tvorbě molekulárních vazeb. Dokonce i přirozené protilátky, například proti SARS-CoV-2, by mohly vděčit za svou účinnost částečně způsobu, jakým transportují molekuly vody do a ze svých vazebných dutin.

Použitelné pro léky nebo nové materiály

Biedermannovy a Nauovy objevy by mohly mít významný vliv na medicínu a materiálové vědy. Pro návrh léčiv otevírá identifikace vysoce energetické vody v cílových proteinech možnost systematicky navrhovat aktivní látky tak, aby tuto vodu vytlačovaly, využívaly její vazebnou sílu a tím se hlouběji ukotvily v proteinu, což zlepší účinnost léčiva. V materiálové vědě by tvorba dutin, které takovou vodu vytlačují nebo vytěsňují, mohla zlepšit senzorické nebo paměťové vlastnosti materiálu.

Autoři: Dr. Frank Biedermann z Institutu nanotechnologií KIT; profesor Werner Nau z Constructor University v Brémách

Zdroje: https://www.eurekalert.org/news-releases/1105308; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505713

Iveta Mauci

localhost/wp

an artist's rendering of a planet in space

Trpasličí planeta Ceres by mohla být skvělým místem k lovu mimozemského života

11. 1. 2024 Andrea Březinová 0 komentářů 2 min read 468 Zobrazení Ceres, organické alifatické molekuly, trpasličí planeta

Vesmír Zajímavosti

Podle nového výzkumu, dopady asteroidů na trpasličí planetu Ceres, ovlivnily přítomnost organických alifatických molekul, píše SPACE.com. Zdá se, že četné asteroidy, které prorazily povrch trpasličí planety, také ovlivnily její zásobu vzácných organických molekul.

V roce 2017 vědci, kteří studovali data, která domů poslala kosmická loď NASA Dawn, zpočátku spatřili organické sloučeniny známé jako alifatické molekuly poblíž 32 mil širokého impaktního kráteru. Od té doby se snaží zjistit původ těchto molekul. Několik studií naznačovalo, že je na trpasličí planetu dopravily asteroidy, zatímco jiné dospěly k závěru, že vznikly na samotném Ceresu.

Zdá se, že četné asteroidy, které prorazily povrch trpasličí planety Ceres, také ovlivnily její zásobu vzácných organických molekul.

„Zjišťujeme, že organické látky mohou být rozšířenější, než se původně uvádělo, a že se zdají být odolné vůči nárazům za podmínek podobných Ceres,“ Juan Rizosová, astrofyzička z Institutu de Astrofisica de Andalucia ve Španělsku a spoluautorka studie studie, uvedla v prohlášení.

Aby Rizosová a její kolegové dospěli ke svým závěrům, provedli řadu experimentů napodobujících podmínky dopadu očekávané na Ceresu na Ames Vertical Gun Range v Kalifornii, zařízení věnovaném simulaci fyziky a mechaniky impaktních kráterů a úderů asteroidů. Tým také sloučil data z kamery a zobrazovacího spektrometru na Dawn a oba soubory dat dohromady umožnily týmu mapovat oblasti bohaté na organické látky na Ceres podrobněji než dříve.

Zjištění společně ukazují „dobrou korelaci“ organických látek s oblastmi hostujícími starší dopady, říkají výzkumníci, což ukazuje, že údery asteroidů skutečně ovlivnily přítomnost a množství organických látek po miliardy let.

„Zatímco původ organických látek zůstává nedostatečně objasněn, nyní máme dobré důkazy, že vznikly na Ceresu a pravděpodobně v přítomnosti vody. Existuje možnost, že uvnitř Ceresu lze nalézt velký vnitřní zásobník organických látek,“ řekla Rizosová ve stejném prohlášení. „Takže z mého pohledu tento výsledek zvyšuje astrobiologický potenciál Ceresu.“

Desetiletý průzkum pro planetární vědu a astrobiologii v letech 2023-2032 určil Ceres jako vysoce prioritní cíl pro vzorovou návratovou misi, ke které může dojít několik desetiletí v budoucnosti.

Mezitím další sonda NASA nazvaná Lucy brzy prozkoumá 10 trojských asteroidů, o nichž se předpokládá, že mají vodítka k vytvoření naší sluneční soustavy a dokonce i Země, a to díky materiálu z rané sluneční soustavy.

„Pravděpodobně najdeme rozdíly, protože trojské asteroidy zažily velmi odlišné historie dopadů od Ceres,“ řekl Rizos, „a protože existují dva kompozičně odlišné typy trojských asteroidů.“ Porovnání údajů z mise Lucy s údaji shromážděnými Dawn nám pomůže lépe pochopit, jak jsou tyto organické molekuly rozptýleny po celé vnější sluneční soustavě, dodala.

Tento výzkum byl prezentován v úterý (17. října) na setkání GSA Connects 2023 Americké geologické společnosti.

Andrea Březinová