Новости химической науки > В чем сила шелка, брат? В водородных связях, брат!

Исследователи из Массачусетского Технологического Университета обнаружили, что прочность таких биологических материалов как шелк, обусловлена специфической конфигурацией структурных белков, образующих малые кластеры из непрочных водородных связей, кооперативно сопротивляющихся приложению силы и рассеивающих энергию.

Исследователи надеются, что основанная на результатах теоретического моделирования модель влияния конфигурации белковых молекул на увеличение прочности биологических материалов поможет в разработке искусственных материалов, обладающих легкостью и прочностью шелковых нитей.

На рисунке отображена структура бета-складчатого белка, Z1-Z2 телетонинового комплекса, в титине – белке мышечной ткани. Вложенный рисунок отображает ориентацию трех белковых нитей (пурпурная окраска) по отношению к водородным связям (желтый цвет). (Рисунок: Markus Buehler)

Профессор MIT Маркус Бюлер (Markus Buehler) и его дипломник Синан Кетен (Sinan Keten) продемонстрировали, что кластеры из трех или четырех водородных связей, связывающих вместе короткие бета-складки структурного белка, в результате механического воздействия разрываются скорее совместно, чем по очереди. Это позволяет белку противостоять нагрузке большей, чем фрагменты, связанные одной или двумя водородными связями. Более того, как не удивительно, небольшие кластеры могут противостоять большей нагрузке, чем участки бета-слоистой структуры, свяанные большим, чем три или четыре числом водородных связей.

Источник: Nano Letters, 2008, DOI: 10.1021/nl0731670

метки статьи: #биохимия, #квантовая химия, #физическая химия, #химия полимеров