Avslöjar mysteriet: Hur atomnivåinteraktioner kan bevara dinosauriekollagen i miljontals år

StockholmForskare har upptäckt kollagen, ett viktigt protein i ben och bindväv, i dinosauriefossil som är 195 miljoner år gamla. Denna överraskande upptäckt motsäger vår kunskap om proteinnedbrytning, eftersom de bindningar som håller ihop proteiner förväntas hålla i endast cirka 500 år. En studie från MIT förklarar detta genom att visa en speciell molekylär process som skyddar proteinet från att brytas ner av vatten.

Viktiga fynd från studien inkluderar:

• Särskilda atomnivå-interaktioner skyddar kollagen.
• Den trans form av kollagens trippelhelix står emot hydrolys.
• Kollagens oavbrutna trippelhelixstruktur gör att det saknar svaga länkar.

Studien fokuserar på de bindningar som förenar aminosyror i kollagenfibrer. Dessa bindningar bildas mellan en kolatom från en aminosyra och en kväveatom från en annan, vilket skapar en karbonylgrupp. Forskare vid MIT upptäckte att syreatomen i karbonylgruppen kan dela sina elektroner med närliggande peptidbindningar, vilket skyddar bindningen från vattenmolekyler som annars skulle kunna försöka bryta den.

Forskarna undersökte två typer av kollagenimitation. Transformen, som liknar naturligt kollagen, visade mycket hög motståndskraft mot vatten. Däremot bröt cisformen, som förändrar vinklarna på peptidbindningarna, snabbt ner när den utsattes för vatten.

Läs också:

Idag · 04:55

Ny metod avslöjar genaktivitet i levande hjärnor, förbättrar epilepsibehandling och öppnar nya möjligheter

Elektrondelning i bindningar sker också i andra proteinstrukturer, såsom alfahelixar. Alfahelixar är dock inte lika skyddande eftersom de vanligtvis kopplas till mer utsatta delar av proteiner. Kollagen, med sin trippelhelixstruktur, är ständigt motståndskraftigt och kan bestå i tusentals år.

Forskare har trott att mycket kalla eller mycket torra förhållanden skulle kunna hjälpa till att bevara kollagen. Även om dessa faktorer kan ha en viss betydelse, påpekar Raines att molekylens egen försvarsmekanism sannolikt är den främsta anledningen till att kollagen överlever så länge över geologisk tid.

Denna upptäckt förändrar vår syn på molekylär stabilitet och erbjuder nya metoder för att bevara organiska material. Aktuell forskning framhäver hållbarheten hos biologiska strukturer och öppnar upp för nya möjligheter inom paleobiologi och bioteknik. Detta unika molekylära drag kan också få oss att omvärdera hur länge forntida biomolekyler kan bevaras.