I “fili d’acqua” possono svolgere un ruolo chiave nella funzione cellulare

Ciascuna delle nostre cellule è circondata da una membrana complessa che funge da confine biologico, facendo entrare e uscire ioni e sostanze nutritive come sale, potassio e zucchero. Le protezioni sono proteine ​​di membrana, che svolgono il duro lavoro di consentire o bloccare il traffico di queste molecole.
Stringhe di molecole d’acqua legate, chiamate fili d’acqua, svolgono un ruolo importante in questo processo che si pensava fosse ben compreso. Ora, un team del National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) sta ribaltando ipotesi decennali su come interagiscono effettivamente con le proteine. Il loro articolo è stato pubblicato recentemente negli Atti della National Academy of Sciences.

I fili d’acqua e la loro importanza in ambito biologico

Mentre gli scienziati sapevano che i fili d’acqua avevano un ruolo nel condurre i nutrienti attraverso la membrana cellulare, hanno ampiamente sottovalutato le loro interazioni con il canale della membrana. Questa scoperta ha ramificazioni diffuse, hanno detto i ricercatori, mettendo in discussione i modelli esistenti di come l’acqua si comporta all’interno di altre proteine.

“Ecco dove questo diventa davvero interessante dal punto di vista biologico”, ha affermato l’autore corrispondente Tim Cross, direttore della struttura di risonanza magnetica nucleare (NMR) con sede a Tallahassee. “Ora capiamo che quelle interazioni tra l’acqua e gli atomi di ossigeno della proteina che rivestono il poro saranno molto più forti di quanto chiunque abbia previsto. E questo influenzerà il funzionamento di queste proteine.”

Anche il lavoro è importante, ha aggiunto Cross, perché mostra come un magnete unico, da record mondiale, noto come Series Connected Hybrid (SCH), stia offrendo agli scienziati l’accesso a nuovi dettagli su proteine ​​e altri sistemi biologici.

Il loro studio si è concentrato sulla gramicidina A, un peptide antibiotico a forma di elica. Due di queste molecole impilate una sopra l’altra creano un canale stretto in alcune membrane cellulari attraverso il quale gli ioni possono passare dentro e fuori. Un filo d’acqua lungo otto molecole che copre la lunghezza del canale agisce come una sorta di lubrificante in questo processo. Gli idrogeni in quelle molecole d’acqua si legano con alcuni degli atomi di ossigeno nella gramicidina che li circonda.