Su, DNA’nın Etrafında ‘Hidrasyon Omurgası’ Oluşturur

Su, Dünya’da en bol bulunan doğal kaynaktır, fakat kendine has çözünmesi karakteristiği sebebiyle de bir gizemin parçasıdır.

Cornell Üniversitesi Kimya ve Kimyasal Biyoloji’den asistan profesör Poul Petersen: ‘’Bu durum eşsiz olarak biyolojiye ve tam tersine adapte edilmiştir.’’ diyor. ‘’Süper esnektir. Enerji yayar ve etkileşimlere aracılık eder, ve bu durum biyolojik sistemlerde daha hatırlanabilir hale gelmektedir.’’

Suyun bu sistemlerle ne şekilde etkileşime girdiği -Canlıların yapı taşı olan DNA gibi- kritik öneme sahiptir ve Petersen’in grubu, önceden bilinmeyen bir su karakterini gözlemlemek için nispeten yeni bir spektroskopi şekli kullandı.

‘’DNA’nın kiral hidrasyon omurgası’’, 24 Mayıs’ta Amerikan Kimya Toplumu dergisi Central Science’ta yayımlanarak, bir biyomolekülün etrafını çevreleyen kiral suyun üstyapısının gözlemini raporlamıştır. Bu durumda, su molekülü kiral yapıda olduğu halde DNA’nın ikonik sarmal yapısını takip eder, bu da ayna görüntüsünde üst üste binmemiş anlamına gelmemektedir. Kiralite, biyolojide bir anahtar faktördür çünkü çoğu biyomoleküller ve farmasötikler kiraldir.

‘’Eğer reaktivite ve biyolojiyi anlamak istiyorsanız, bunun yolu sadece suyun kendisinden geçmez.’’ diyor Petersen. ‘’Suyun etrafındakileri ve diğer şeylerle nasıl ilişki kurduğunu anlamak istersiniz. Ve biyolojiyle kısmi olarak, protein ve DNA gibi biyolojik materyallerin çevresinde nasıl davrandığını anlamak istersiniz.’’

Su, DNA’nın yapısında ve fonksiyonunda önemli bir rol oynar ve suyun hidrasyon kabuğu da pek çok çalışmaya konu olmuştur. Moleküler dinamik simülasyonları, sarmal iplerin omurgalarının yakın olduğu alan olan DNA’nın küçük oluklarındaki su yapılarının tutumunu, geniş bir aralık şeklinde göstermiştir.

Ekibin çalışması, Petersen’in Fiziksel Kimya Dergisinde 2015 tarihli bir makalede detaylandırdığı bir teknik olan kiral toplam frekans üretme spektroskopisini (SFG) kullandı. SFG, iki foton ışının – bir kızılötesi ve bir görünür – numuneyle etkileşime girdiği ve iki ışının frekansının veya enerjilerinin toplamını içeren bir SFG ışını ürettiği doğrusal olmayan bir optik yöntemdir. Bu örnekte, numune bir silikon kaplı prizma bağlı bir DNA dizisiydi.

Kirişlerin daha fazla manipüle edilmesi ve hesaplanması, DNA’yı çevreleyen bir kiral su üstyapısının varlığını ispatladı.

Bir kiral su yapısının şablonunu biyomolekül ile gözlemleme yeniliğine ek olarak, kiral SFG, suyun biyolojide incelenmesine doğrudan bir yol sağlar.

Petersen, “Geliştirdiğimiz teknikler DNA hidrasyonunun yanı sıra diğer supramoleküler kiral yapıları incelemek için yeni bir cadde sağlıyor” dedi.

Ekip, bulgularının biyolojik ilgisinin belirsiz olduğunu itiraf ediyor ancak Petersen, suyu ve biyolojik sistemler içindeki davranışını doğrudan inceleme kabiliyetinin önemli olduğunu düşünüyor.

“Tabii ki, biyobenzetim sistemleri tasarlayan ve biyolojiye bakan ve su filtrasyonu gibi uygulamaları bulmaya çalışan kimya mühendisleri bunun önemi olacak.” dedi.

Petersen, ıslak yüzeylerde mikroorganizmalar, yosunlar ve benzerlerinin birikimine dirençli, daha iyi anti-biyokirlilik materyalleri üretmekte bulunabileceğini söyledi.

Kaynak: sciencedaily.com