Tajemnice kolagenu dinozaurów: jak interakcje atomowe pozwalają przetrwać przez miliony lat

WarsawNaukowcy odkryli kolagen, istotne białko w kościach i tkance łącznej, w skamieniałościach dinozaurów mających 195 milionów lat. To zaskakujące odkrycie przeczy dotychczasowej wiedzy o rozkładzie białek, ponieważ wiązania utrzymujące białka mają trwać jedynie około 500 lat. Badanie z MIT wyjaśnia to, pokazując specjalny proces molekularny, który chroni białko przed rozpadem spowodowanym przez wodę.

Kluczowe odkrycia z badań to: specjalne interakcje na poziomie atomowym chronią kolagen; forma trans potrójnej helisy kolagenu jest odporna na hydrolizę; nieprzerwana struktura potrójnej helisy kolagenu sprawia, że nie ma ona słabych ogniw.

Badanie koncentruje się na wiązaniach łączących aminokwasy w włóknach kolagenowych. Wiązania te powstają między atomem węgla jednego aminokwasu a atomem azotu innego, tworząc grupę karbonylową. Naukowcy z MIT odkryli, że atom tlenu w grupie karbonylowej może dzielić się elektronami z pobliskimi wiązaniami peptydowymi, chroniąc to wiązanie przed cząsteczkami wody, które mogłyby próbować je przerwać.

Badacze przeprowadzili analizę dwóch typów imitacji kolagenu. Forma trans, przypominająca naturalny kolagen, wykazała się bardzo wysoką odpornością na wodę. Natomiast forma cis, która zmienia kąty wiązań peptydowych, szybko ulegała rozkładowi w kontakcie z wodą.

Zobacz również:

Dzisiaj · 04:55

Nowa metoda pozwala badać aktywność genów w żywym ludzkim mózgu bezinwazyjnie

Dzielenie się elektronami w wiązaniach występuje także w innych strukturach białkowych, takich jak helisy alfa. Helisy alfa nie są jednak tak ochronne, ponieważ zazwyczaj łączą się z bardziej narażonymi częściami białek. Kolagen, dzięki swojej strukturze potrójnej helisy, jest wyjątkowo odporny i może przetrwać tysiące lat.

Naukowcy uważali, że bardzo zimne lub bardzo suche warunki mogą pomóc w zachowaniu kolagenu. Chociaż te czynniki mogą mieć pewne znaczenie, Raines podkreśla, że głównym powodem, dla którego kolagen trwa przez tak długi czas w geologicznej skali, jest prawdopodobnie jego własny mechanizm obronny.

Odkrycie to zmienia nasze spojrzenie na stabilność molekularną i proponuje nowe metody zachowania materiałów organicznych. Obecne badania podkreślają trwałość struktur biologicznych, otwierając nowe możliwości w paleobiologii i biotechnologii. Ta niezwykła cecha molekularna może również skłonić nas do ponownego przemyślenia, jak długo mogą przetrwać pradawne biomolekuły.