Практически всюду вокруг нас присутствует вода. Она покрывает нашу планету, перемещается по организму человека и задерживается даже в микроскопических пустотах. Что происходит, когда воде приходится оставаться неподвижной, замурованной в этих крошечных пространственных ловушках? Специалисты из Технологического института Карлсруэ и Университета Конструктор в Бремене первыми доказали, что такая стесненная вода активно воздействует на свое окружение, укрепляя молекулярные связи. Данное открытие создает предпосылки для прогресса в разработке медикаментов и инновационных материалов, пишет ScienceDaily.
Часть воды на планете сосредоточена в ультракомпактных объемах, включая молекулярные полости, присутствующие в участках связывания белков или синтетических рецепторах. Обычно молекулы воды сильно притягиваются друг к другу. Тем не менее экспериментальные наблюдения свидетельствуют, что вода проявляет необычные свойства в крайне сжатых условиях. Теперь ученым удалось создать теоретическую базу для объяснения этих явлений и подтвердить, что вода в молекулярных пустотах обладает повышенной энергией.
Так называемое «высокоэнергичное» состояние не подразумевает какого-либо визуального проявления активности, наподобие свечения или шипения. Представьте людей в переполненном лифте: когда двери открываются, пассажиры торопятся выйти. Подобным образом высокая энергия заставляет молекулу воды покидать полость, освобождая место вновь поступившей молекуле. Такая реакция облегчает закрепление новой молекулы в молекулярной полости.
Изучая данную закономерность, специалисты использовали кукурбит[8]урил — специальную модельную молекулу-хозяина, обладающую способностью захватывать «молекул-гостей». Высокая степень симметрии этой структуры упрощает ее анализ по сравнению с крупными белковыми комплексами. Профессор Вернер Ной из Университета Конструктор подчеркивает: «При помощи компьютерных расчетов мы определили, какую дополнительную силу связывают с водой молекулы-гости. Чем выше энергетический уровень воды, тем эффективнее она укрепляет молекулярные соединения при своем выходе из полости».
Научные результаты несут огромный потенциал для фармацевтики и производства материалов. Так, знание о наличии высокоэнергетичной воды внутри целевой белковой структуры позволит ученым разрабатывать препараты, специально предназначенные для удаления этой воды, использование ее энергоресурса и усиления фиксации лекарства на белке, увеличивая, таким образом, эффективность препарата. В материаловедении внедрение структур, способных притягивать или отталкивать подобную воду, приведет к появлению лучших датчиков и материалов с повышенной энергоэффективностью.
Ранее в России научились предсказывать белки-мишени при болезни Альцгеймера.
