Ahli biologi telah lama diketahui bahwa asam amino dapat membantu menstabilkan protein, misalnya sebagai aditif pada formulasi farmasi. Dalam mencoba memahami mengapa ini berhasil, para peneliti EPFL dan MIT telah menemukan efek stabilisasi mendasar dari semua molekul kecil, menciptakan kemungkinan menarik untuk mengendalikan partikel dalam larutan.
Selama beberapa dekade, asam amino telah ditambahkan ke formulasi medis seperti insulin sebagai penstabil: molekul kecil ini menjaga protein (yaitu partikel yang lebih besar) dari berinteraksi dengan cara yang tidak diinginkan. Dan selama beberapa dekade, para ilmuwan tahu bahwa ini berhasil – tetapi bukan mengapa.
Sekarang, tim ilmuwan internasional, yang dipimpin oleh laboratorium nano -material dan antarmuka supramolekul di Sekolah Teknik EPFL, akhirnya menjelaskan 'mengapa' – dan dalam prosesnya, menggali efek stabilisasi mendasar dari semua molekul kecil dalam solusi. Penemuan telah diterbitkan di Alam Bekerja sama dengan Alfredo Alexander-Katz di MIT dan para peneliti di Southern University of Science and Technology di Cina, termasuk alumni EPFL Zhi Luo.
“Ketika tersuspensi dalam larutan, protein terus berubah bentuk di sekitar bentuk sentral, dan teori yang berlaku adalah bahwa asam amino membantu menjaga protein dari kesalahan lipatan,” jelas lulusan PhD EPFL baru -baru ini dan penulis pertama Ting Mao.
“Sekarang, kami menunjukkan bahwa ini bukan masalahnya. Faktanya, efek stabilisasi asam amino tidak ada hubungannya dengan biologi tetapi lebih merupakan sifat umum dari semua molekul kecil dalam kaitannya dengan partikel yang lebih besar, yang dikenal sebagai koloid, dalam larutan.”
Menyeimbangkan daya tarik dan tolakan
Untuk memahami efek koloid dari molekul kecil ini, material nano supramolekul dan antarmuka kepala laboratorium Francesco Stellacci menyarankan membayangkan dua rekan berjalan satu sama lain di sisi lorong yang berlawanan.
“Bayangkan kedua kolega ini rukun dan selalu ingin berhenti dan mengobrol. Jika lorong kosong, mereka akan segera saling melihat dan berkumpul. Tetapi jika lorong tiba -tiba menjadi ramai, mereka mungkin tidak bertemu satu sama lain sampai mereka sudah berjalan melewati, atau bahkan merindukan satu sama lain sepenuhnya,” Stellacci menjelaskan. “Fenomena ini, yang disebut atraksi skrining, adalah bagaimana asam amino mempengaruhi partikel yang lebih besar: mereka memainkan peran kerumunan di lorong, mengecilkan interaksi yang lewat.”
https://www.youtube.com/watch?v=7wcedvcjow4
Tujuan kami pada akhirnya adalah untuk memprediksi molekul mana yang dapat menstabilkan protein mana, dan seberapa banyak – sesuatu yang saat ini dilakukan dengan coba -coba dalam penelitian biomedis.
Supramolekul Nano-Materials dan Interfaces Laboratory Head Francesco Stellacci
Menariknya, para ilmuwan telah mengetahui selama lebih dari seabad bahwa garam melakukan yang sebaliknya: mereka menyaring tolakan. Dalam contoh lorong, Salt juga memainkan peran kerumunan, hanya dalam hal ini mencegah dua rekan kerja yang tidak ramah menghindari interaksi yang canggung.
“Apa yang telah kami temukan adalah bahwa asam amino pada dasarnya adalah anti-garam, karena mereka memiliki efek 'skrining' yang berlawanan. Anda bahkan dapat melihat ini di alam: telah ditunjukkan bahwa ketika tanaman disiram dengan air asin, sel-selnya akan menghasilkan lebih banyak asam amino untuk membantu menstabilkan mereka ketika mereka menjadi stres oleh peningkatan konsentrasi garam,” kata EPFL dan co-n-n.
Kontrol interaksi molekuler yang lebih baik
Para peneliti mengatakan bahwa pekerjaan mereka memberikan argumen yang kuat untuk melaporkan konsentrasi asam amino dalam studi ilmiah ke depan. “Dalam biologi, seseorang tidak akan pernah melakukan percobaan tanpa melaporkan konsentrasi ionik (garam) dari suatu larutan. Pekerjaan kami menunjukkan bahwa konsentrasi asam amino memiliki dampak yang sama banyaknya, dan karena itu harus dilaporkan sama ketatnya,” kata Stellacci.
Memang, Stellacci sudah mengejar potensi yang belum dimanfaatkan dari efek molekuler ini sebagai bagian dari Hibah Lanjutan ERC yang baru -baru ini didanai. “Kami ingin memahami bagaimana molekul kecil seperti asam amino adalah pusat fungsi biologis yang sehat. Dengan dukungan dari hibah ERC kami, tujuan kami pada akhirnya adalah untuk memprediksi molekul mana yang dapat menstabilkan protein mana, dan seberapa banyak – sesuatu yang saat ini dilakukan oleh coba -coba dalam penelitian biomedis.”
Referensi
Mao, T., Xu, X., Winkler, PM et al. Stabilisasi efek asam amino pada protein dan dispersi koloid. Alam (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09506-W
