Kobe Üniversitesi’nden Yasuhiro Kobori liderliğindeki ortak bir araştırma ekibi, Toho Üniversitesi, Saitama Üniversitesi, Nagoya Teknoloji Enstitüsü ve Freiburg Üniversitesi’nden araştırmacılarla birlikte, manyetorepsiyonda yer alan mavi ışığa duyarlı bir protein olan kriptokromda manyetik pusula tepkilerini artırabilecek potansiyel bir moleküler mekanizma belirledi.
Ekip, zamanla çözümlenen elektron paramanyetik rezonans (EPR) spektroskopisini kullanarak, ışıkla indüklenen ara maddelerde yapısal yeniden düzenlemeler ve kiralitenin indüklediği spin seçiciliğinden (CISS) bir katkı belirledi. Analizleri, bir triptofan kalıntısının kiral dönme hareketinin, elektron-spin polarizasyonunu etkileyebileceğini ve aşağı yöndeki kimyasal reaksiyonların yön bağımlılığını artırabileceğini öne sürüyor.
Bulguları The Fiziksel Kimya Mektupları Dergisi.
Canlı organizmalar Dünya’nın manyetik alanını nasıl algılar?
Göçmen kuşların ve diğer organizmaların yön bilgisi için Dünyanın manyetik alanını kullandıkları düşünülmektedir. Kriptokrom, mavi ışığı emen ve triptofan kalıntılarından sıralı elektron transferini başlatan flavin adenin dinükleotidi (FAD) içerir. Ortaya çıkan yükten ayrılmış radikal çiftleri, tekli-üçlü dinamikleri dış manyetik alana bağlı olabilen iki eşleşmemiş elektron dönüşüne sahiptir.
CISS, moleküler kiraliteyi tercihli spin aktarımına bağlar. Kriptokrom içindeki hareketin bu etkiyi yaratıp yaratamayacağı ve radikal çift pusulasını etkileyip etkilemeyeceği büyük ölçüde keşfedilmemiş durumda.
Moleküler hareketi ve elektron spin dinamiklerini izleme
Araştırmacılar, Xenopus laevis kriptokrom-DASH’i, -153 °C (-243°F) ila -33 °C (-27°F) arasındaki sıcaklıklarda, darbeli lazer uyarımı sonrasında zamanla çözümlenen EPR kullanarak incelediler. Kuantum mekaniği simülasyonları CISS, değişim eşleşmesi, elektron-elektron dipolar eşleşmesi ve aşırı ince etkileşimleri içeriyordu.
Spektrum, oksitlenmiş triptofan W’nin kiral dönüşünü içeren yapısal bir yeniden düzenlemeyi desteklediB(H)•+ ikinci yükten ayrılmış durumda, FAD•−···WB(H)•+, tahmini CISS katkısı %8’dir. Daha uzun menzilli FAD•−···W için %6’dan büyük olmayan daha küçük bir katkının olduğu sonucuna varıldı.C(H)•+ durumu. Bulgular, daha önceki yük ayırma adımı sırasında oluşturulan spin tutarlılığının terminal radikal çiftine aktarılmasını desteklemektedir.
Küçük dönüş seçiciliği, daha güçlü yön tepkisi
Sinyalleme durumu reaksiyon veriminin hesaplamaları, CISS olmadan yaklaşık %0,3’lük normalleştirilmiş bir anizotropi öngördü. %6’lık bir CISS katkısının dahil edilmesi, tahmin edilen anizotropiyi %1,6’ya yükseltti. Model ayrıca, kiral spin polarizasyonunun radikal çift dinamikleriyle eşleşmesini yansıtan, ters manyetik alan yönlerine verilen yanıtlar arasındaki farkları da tahmin etti.
Geliştirilmiş yön tepkisi, canlı hayvanlarda manyetik navigasyonun doğrudan bir gösterimi değil, spektroskopik analize dayanan teorik bir tahmindir.
Etkiler ve sonraki adımlar
Sonuçlar, yerel konformasyonel hareketi kuantum spin dinamikleriyle ilişkilendiriyor ve ince protein hareketinin manyetik alan duyarlılığını güçlendirebileceği bir rota öneriyor. Gelecekteki çalışmalar, spin-polarizasyon sinyallerinin öngörülen tersine çevrilmesini test edecek ve moleküler dinamiğin sinyal verimini nasıl etkilediğini ölçecektir. Bulgular biyomoleküler manyetik sensörlere ve biyolojik manyetik algılamaya ilişkin araştırmalara bilgi verebilir.
Swati Mestri
Swati Mestri, Elektronik Mühendisliği alanında lisans derecesine sahiptir ve 2019’dan beri içerik editörü olarak çalışmaktadır. Teknoloji, sağlık hizmetleri ve malzeme bilimi alanlarında araştırma belgelerini düzenleme deneyimine sahiptir ve teknoloji ve uzaya özel bir ilgisi vardır.
Tam profil →
Robert Egan
Matematiksel biyoloji alanında lisans, yaratıcı yazarlıkta yüksek lisans. Bilim ve dil üzerine eşsiz bakış açılarıyla çok seyahat ettim.
Tam profil →
