Adelaide Üniversitesi’nden araştırmacılar, su moleküllerinin bitkilerdeki hidrolitik tepkimelerde uyumlu ağlar oluşturduğunu keşfetti.
Avustralya’daki Adelaide Üniversitesi’nden bilim insanları, bitkilerde gerçekleşen hidrolitik tepkimeler sırasında su moleküllerinin nasıl organize olduğunu ortaya koydu. Bu buluş, biyomedikalden gıdaya, kimyadan ilaç endüstrisine kadar birçok alanda önemli sonuçlar doğurabilir. Prof. Hrmova’nın liderlik ettiği bu çalışma, Communications Biology dergisinde yayınlandı.
Prof. Maria Hrmova liderliğindeki araştırma ekibi, bitkisel hidrolaz enzimlerinin su molekülleriyle nasıl etkileşime girdiğini ve bu moleküllerin hidrolitik tepkimelerde nasıl bir ağ oluşturduğunu inceledi. Araştırmanın en dikkat çekici bulgularından biri, su moleküllerinin rastgele değil, belirli bir düzene göre hareket ettiği ve bu düzenin enzimlerin çalışmasında belirleyici rol oynadığı yönünde.
Prof. Hrmova, “Biyofizik ve biyokimyanın en heyecan verici araştırma alanlarından biri, su moleküllerinin dinamik davranışlarını anlamaktır. Bu moleküller bir an orada, bir an yokmuş gibi davranabiliyor. Onların bu gizemli hareketlerini çözümlemek, enzimlerin nasıl çalıştığını daha iyi anlamamıza olanak sağlıyor,” ifadelerini kullandı.
Araştırma, yüksek çözünürlüklü X-ışını kristalografisi, moleküler dinamik simülasyonları, enzim kinetiği ve atasal dizi rekonstrüksiyonu gibi ileri düzey tekniklerin bir arada kullanılmasıyla gerçekleştirildi. Bu yöntemler sayesinde, bitkilerde bulunan hidrolaz enzimlerinin su moleküllerini nasıl yönettiği ve bu moleküllerin nasıl değişim geçirdiği anlaşıldı.
Bilim insanları, su moleküllerinin enzimlerin etkinliğini artırmak için atomik düzeyde birbirleriyle uyumlu bir ağ oluşturduğunu belirledi. Bu ağ yapısı, hidroliz adı verilen kimyasal tepkimelerde suyun etkin bir şekilde kullanılmasını sağlıyor.
Hidroliz ve suyun rolü
Hidroliz, büyük moleküllerin su yardımıyla daha küçük parçalara ayrıldığı kimyasal bir süreç olarak biliniyor. Canlı organizmalar, bu tepkime sayesinde besinleri parçalayabilir, hücre yapılarını dönüştürebilir ve enerji üretebilir. Su burada sadece bir çözücü değil; aynı zamanda reaksiyonun doğrudan bir parçası, yani bir reaktan olarak işlev görüyor.
Bitkilerdeki hidrolitik enzimler, selüloz ve nişasta gibi karmaşık karbonhidratları parçalayarak kök gelişimi, tohum çimlenmesi ve döllenme gibi yaşamsal olayları destekler. Hrmova’ya göre doğada yaklaşık 80 bin enzim bu tür su bazlı tepkimeleri gerçekleştiriyor ve yaşamın sürdürülebilirliği için kritik görevler üstleniyor.
Araştırmanın bulguları sadece biyolojik sistemlerle sınırlı değil. Enzimlerin su molekülleriyle nasıl çalıştığını anlamak, endüstriyel ölçekte biyoteknolojik ürünlerin tasarımını da doğrudan etkileyebilir. Bu bilgiyle geliştirilecek enzimler, ilaç üretiminden biyo-yakıt üretimine kadar birçok alanda kullanılabilir.
Hrmova, “Bu keşif, enzim tasarımı ve biyomühendislik açısından büyük bir potansiyele sahip. Su moleküllerinin nasıl işlediğini anladıkça, doğaya benzer şekilde işleyen ama laboratuvar ortamında geliştirilen enzimler üretebiliriz,” ifadelerini kullandı. Yeni geliştirilecek bu enzimler; ilaçlar, bitki koruma ürünleri, kimyasallar, gıda katkıları ve biyoplastikler gibi birçok ürünün çevre dostu ve verimli yollarla üretilmesini mümkün kılabilir.
Prof. Hrmova, çalışmalarının başarısını disiplinlerarası yaklaşıma bağlayarak şunları söyledi: “Farklı bilim alanlarını ve teknikleri bir araya getirmek, bu karmaşık süreçleri çözmemizi sağladı. Hidrolitik tepkimelerde suyun nasıl aktığını ve ağlar oluşturduğunu anlamak, kataliz mekanizmalarının kalbini çözmek anlamına geliyor.” Bu buluş, biyokimya ve biyoteknoloji alanında suyun rolünü yeniden tanımlayacak nitelikte.
Kaynak: Eurekalert
