ترکیبات فلزی پپتیدی

ترکیبات پپتیدی که متصل به فلزات باشند هم به صورت ظبیعی در طبیعت وجود دارند و هم به صورت مصنوعی از نمونه ظبیعی این ترکیبات میتوان هموگلوبین را نام برد که شامل چهار زنجیره آمینواسیدی که در گلبول‌های قرمز خون وجود دارد و نقش آن حمل و نقل است این پروتئین دارای گروه هم که یک گروه پروستتیک است. فرمول شیمیایی گروه هم C₃₄H₃₂N₄O_4.Fe می‌باشد. هموگلوبین از مولکول‌هایی با واحدهای ساختاری متنوع است. هموگلوبین شامل منیزیم است. این پروتئین دارای ساختمان چهارم است و یک ساختار مختلف به نام آلفا و بتا است. این پروتئین از ۴ زنجیره g پلی پپتیدی تشکیل شده‌است که ۲ تای آن‌ها شامل آلفا و ۲ تای دیگر آن شامل بتا است. بین زنجیره‌های آلفا و بتا پیوندهایی وجود دارد که این پیوندها بین ۲ زنجیره آلفا با یکدیگر و ۲ زنجیره بتا نیز با یکدیگر قویتر. زیر واحدهای آلفا و بتا جفتشان دارای ساختمان دوم مارپیچ آلفا می‌باشند.

هموگلوبین

هر زنجیره آلفا دارای ۱۴۱ اسید آمینه و زنجیره بتا دارای ۱۴۶ اسید آمینه تشکیل شده‌است. تمام این چهار زنجیره توسط پیوندهای آب گریز-هیدروژنی-یونی در کنار هم قرار گرفته‌اند. دارای چهار گروه «هم» می‌باشند. هموگلوبین دارای دو صورت RوTمی‌باشد که اکسیژن به هر دو صورت متصل می‌شود اما بیشتر مایل است به حالت R متصل شود.

گلبولهای جنین به جای زیر واحدهای بتا دارای زیرواحدهای گاما بوده که تمایل بیشتری برای دریافت اکسیژن می‌باشند^[۱] هموگلوبین یک پروتئین دگرریختار (آلوستریک) است.

در بخش تولیدات سنتزی نیز پژوهشگران “دانشگاه برکلی”(University of California, Berkeley) آمریکا در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه پروتئین‌های مصنوعی شده‌اند که این پروتئن‌ها قادر به اتصال به فلزات سنگین هستند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، دانشمندان آزمایشگاه “برکلی” مجموعه‌ای از پروتئین‌های مصنوعی ایجاد کرده‌اند که یک روش کامپیوتری با توان بالا برای طراحی صحیح پپتیدهای جدید و پلیمرهای پروتئین مانند با توالی دقیق از واحدهای مونومر که لانتانیدهای کلاتی مانند گادولینیوم را ارائه می دهند، ایجاد می‌کند. عنصر گادولینیوم نقش مهمی در تثبیت مواد کنتراست ام.آر.آی و اکتینیدهایی همانند پلوتونیوم دارد. ماده حاجب پزشکی یا ماده کنتراست زا پزشکی ماده‌ای است که برای افزایش کنتراست مایعات و ساختارها در تصویربرداری پزشکی بکار می‌رود. ماده حاجب پزشکی امواج فراصوت یا انرژی الکترومغناطیس حاصل از منابع خارجی را جذب می‌کند و یا تغییر می دهد. از گادولینیم در تصویربرداری ام‌آرآی به عنوان ماده حاجب استفاده می‌شود. این عنصر فلزی در حالت اکسیداسیون +۳ دارای ۷ الکترون آزاد می‌باشد که سبب آرام شدن مولکول‌های آب اطراف می‌شود و در نتیجه کیفیت و کنتراست تصویر ام‌آرآی را افزایش می‌دهد.

علاوه بر موارد ذکر شده، این پروتئین‌ها به طرز ماهرانه‌ای می‌توانند به فلزات سنگینی مانند لانتانیدها و اکتینیدها که عناصر به اصطلاح بلوک اف پایین جدول تناوبی هستند، متصل شوند. طی این مطالعه دانشمندان مونومرهای مخصوصی را روی یک صفحه پپتیدی با عناصر بلوک اف ترکیب کردند.

طی این مطالعه، دانشمندان دو مونومر “هیدروکسی پیریدینون”(hydroxypyridinone ) و “کاتکول آمید”(catecholamide ) را با مجموعه‌ای از ملکول‌ها به نام “tetramers” ترکیب کردند. آنها سپس از یک روش مبتنی بر تابناکی یا فروزستی(luminescence) برای اندازه گیری میزان هماهنگی هر پپتید کلاتی با کاتیونهای لانتانید(یون های دارای بار مثبت) یوروپیم و تربیوم استفاده کردند.

تابناکی یا فروزستی به تابش فوتون‌های نور مانند نور فرابنفش، نور مرئی و فرو سرخ از یک جسم به دلیل‌ گذار الکترون‌های برانگیخته از ترازهای بالا به پایین می‌گویند.

پژوهشگران دریافتند که “سیستم‌های کلاتینگ”(chelating systems) از جمله سه و چهار گروه عملکردی هیدروکسی پیریدینون، وابستگی بالایی به فلزات لانتانید و به ویژه یوروپیوم دارند.

پژوهشگران “دانشگاه برکلی”(University of California, Berkeley) آمریکا در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه پروتئین‌های مصنوعی شده‌اند که این پروتئن‌ها قادر به اتصال به فلزات سنگین هستند.

در همین حال این کلات‌های مبتنی بر پپتید می‌توانند برای طراحی لیگاندهای متناسب با طیف گسترده‌ای از برنامه‌های مرتبط با فلزات بلوک اف مانند فرآیندهای جداسازی شیمیایی، بهینه سازی دستگاه نوری و توسعه داروهای جدید مورد استفاده قرار گیرند. لیگاند(Ligand) در شیمی به مولکول یا یونی گفته می‌شود که با فلز مرکزی پیوند برقرار کرده و ترکیب شود.این مطالعه به رهبری “ربکا ابرگل” دانشمند دانشکده شیمی و استادیار دانشکده مهندسی هسته‌ای دانشگاه برکلی انجام شد. یافته‌های این مطالعه در مجله “Chemical Science” منتشر شد.