Un método progresista de resolución temporal revela la formación de redes y la dinámica de las proteínas: ScienceDaily

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Un equipo de científicos utilizó la fuente de rayos X PETRA III de DESY para analizar los cambios estructurales que ocurren en un huevo cuando lo cocinas. El trabajo revela cómo las proteínas en la clara de un huevo de gallina se despliegan y se entrecruzan entre sí para formar una estructura sólida cuando se calienta. Su método innovador puede ser de interés para la industria alimentaria, así como para el amplio campo de investigación que rodea al análisis de proteínas. La colaboración de dos grupos, liderados por Frank Schreiber de la Universidad de Tübingen y Christian Gutt de la Universidad de Siegen, con científicos de DESY y el XFEL europeo informa la investigación en dos artículos de la revista. Cartas de revisión física.

Los huevos se encuentran entre los ingredientes alimentarios más versátiles. Pueden tomar la forma de gel o espuma, pueden ser relativamente sólidos y también pueden servir como base para emulsiones. Alrededor de los 80 grados Celsius, la clara de huevo se vuelve sólida y opaca. Esto se debe a que las proteínas de la clara de huevo forman una estructura de red. Estudiar la estructura molecular exacta de la clara de huevo requiere una radiación energética, como los rayos X, que pueden penetrar la albúmina opaca y tienen una longitud de onda que no supera las estructuras consideradas.

“Para comprender la evolución estructural en detalle, es necesario estudiar el fenómeno en una escala micrométrica”, explica Nafisa Begam, autora principal del primer estudio, que es colega de Alexander von Humboldt en el grupo de Schreiber. Los científicos utilizaron la llamada espectroscopia de correlación de fotones de rayos X (XPCS) con geometría específica que les permite determinar la estructura y dinámica de las proteínas en la clara de huevo.

Para sus experimentos en la línea de luz P10 en PETRA III, los científicos usaron un huevo de gallina de un supermercado y llenaron la clara de huevo en un tubo de cuarzo con un diámetro de 1,5 milímetros. “En el interior, la clara de huevo se calentó de manera controlada mientras la analizamos con la ayuda de rayos X”, explica Fabian Westermeier, coautor de DESY. “El haz de rayos X se amplió a 0,1 por 0,1 mm para mantener la dosis de radiación por debajo del umbral de daño de las estructuras proteicas”.

Las mediciones revelan la dinámica de las proteínas en la clara de huevo durante un período de aproximadamente un cuarto de hora. Durante los primeros tres minutos, la red de proteínas creció exponencialmente, alcanzando una meseta después de aproximadamente cinco minutos, donde prácticamente no se formaron más enlaces de proteínas. En este punto, el tamaño medio de la malla de la red de proteínas era de aproximadamente 0,4 micrómetros (milésimas de milímetro).

En el segundo estudio, el equipo utilizó la técnica XPCS para estudiar la autoorganización de soluciones de proteínas en dominios con concentraciones altas y bajas de proteínas, respectivamente, como un ejemplo de formación de estructuras en biología celular. En el proceso, pudieron seguir la dinámica dependiente de la temperatura a lo largo del tiempo. “A altas densidades de proteínas, la movilidad disminuye, lo que ralentiza la separación de fases. Esto es importante para la dinámica especial del sistema”, informa la autora principal Anita Girelli del grupo de Schreiber.

Los estudios, financiados por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF), no solo revelan nuevos detalles sobre los cambios estructurales que ocurren en las claras de huevo, sino que también demuestran el concepto experimental, que también se puede utilizar para otras muestras, como se demostró. del segundo estudio. “La aplicación con éxito de la espectroscopia de correlación de fotones de rayos X abre una nueva forma de estudiar la dinámica de las biomoléculas, que es esencial para comprenderlas correctamente”, comenta Schreiber.

DESY es uno de los principales centros aceleradores de partículas del mundo e investiga la estructura y función de la materia, desde la interacción de pequeños bloques de construcción y el comportamiento de nuevos nanomateriales y biomoléculas vitales hasta los grandes misterios del universo. Los aceleradores y detectores de partículas que DESY desarrolla y construye en sus ubicaciones de Hamburgo y Zeuthen son herramientas de investigación únicas. Generan la radiación de rayos X más intensa del mundo, aceleran las partículas para registrar energías y abren nuevas ventanas al universo. DESY es miembro de la Asociación Helmholtz, la asociación científica más grande de Alemania, y recibe su financiación del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) (90%) y de los estados federales alemanes de Hamburgo y Brandeburgo (10%).

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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