Новости химической науки > Новые ключи к загадке высаливания полимеров

В конце XIX века чешский химик Франц Хофмейстер (Franz Hofmeister) обнаружил, что ряд ионных соединений (солей) при добавлении к растворам протеинов яичного белка приводят к стабилизации растворов, а ряд – к образованию осадка.

Рентгеноструктурные исследования показывают, что связывание ацетатной группы (молекула в центре) белка с натрием (синяя кривая) предпочтительнее связывания с ионом калия (красная кривая); зеленая сфера представляет собой катион, окруженный молекулами воды (белые). (Рисунок из Proc. Nat. Ac. of Sciences., 2008, DOI: 0800181105v1)

Хофмейстер составил шкалу солевых эффектов для различных ионов. Эта шкала используется для определения влияния различных ионов на эффективность разворачивания белков, их коалесценции и многих других явлений, до сих пор оставаясь важной для химии белков и других проблем, связанных с биохимией. Однако механизм действия катионов и их различная роль в высаливании белков до сих пор неясна.

Группа исследователей под руководством Ричарда Сайкалли (Richard Saykally) из Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли изучили солеобразование, происходящее при взаимодействии катионов солей с анионами в боковых группах белков.

Исследователи собрали достаточное количество экспериментального материала для нового объяснения эффекта Хофмейстера, известного как «Закон соответствия сродства к воде» (the Law of Matching Water Affinities)).

Закон соответствия сродства к воде, недавно предложенный Кимом Коллинсом (Kim Collins), говорит, что наименее растворимые ионные пары образуются ионами, энергия гидратации которых максимально близка. По словам Сайкалли этот закон является классическим примером ион-специфичности: эффект Хофмейстера зависит от типов ионов в большей степени, чем от их концентрации.

Сам Хофмейстер обнаружил, что высаливание протеинов яичного белка ионами натрия или кальция более эффективно, чем ионами калия. Сайкалли отмечает, что благодаря тому, что высаждение белков внутри живущих клеток не нужно природе, большая часть живых организмов старается откачать из клеток кальций и натрий и закачать вовнутрь побольше калия.

Источник: Proc. Nat. Ac. of Sciences., 2008, DOI: 0800181105v1

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология, #химия полимеров