Araştırmacılar, moleküler boşluklardaki “yüksek enerjili” suyun, moleküller arası bağların oluşumunu hızlandıran ‘itici güç’ olduğunu kanıtladı.
Karlsruhe Teknoloji Enstitüsünden (KIT) araştırmacılar, uzun süredir tartışılan bir soruya yanıt buldu: Moleküler boşluklarda yer alan su, yalnızca pasif bir dolgu maddesi mi, yoksa bağlanma süreçlerinde aktif bir rol mü oynuyor? Yeni çalışma, “kavite suyu” olarak adlandırılan ‘sıkışmış’ suyun, moleküller arası bağların oluşumunda beklenenden çok daha önemli bir etkiye sahip olduğunu ortaya koydu.
Araştırma ekibi, “cucurbit[8]uril” adlı makrosiklik bir molekülü konak (host) olarak kullanarak, farklı misafir moleküllerle (guest) etkileşimini simüle etti. Böylece suyun bu boşluklarda nasıl davrandığını gözlemledi.
KIT’ten Dr. Frank Biedermann, “Deneysel veriler, suyun dar moleküler boşluklarda tuhaf davrandığını gösteriyordu. Biz bu gözlemlere teorik bir temel kazandırarak suyun bu ortamlarda yüksek enerjili bir halde bulunduğunu kanıtladık.” dedi.
Araştırmacıların “yüksek enerjili su” olarak tanımladığı durum, suyun parlaması ya da kaynaması anlamına gelmiyor. Su molekülleri normalden daha yüksek enerji düzeyinde bulunuyor. Biedermann, durumu tıka basa dolu bir asansöre benzeterek, “Kapı açıldığında insanlar hızla dışarı çıkmak ister. Benzer şekilde, yüksek enerjili su da bir molekül girdiğinde boşluktan dışarı atılıyor ve bu süreç yeni bağların kurulmasını kolaylaştırıyor.” şeklinde açıklıyor.
Mekanizma, moleküler bağlanma süreçlerini önceden tahmin etmede yeni bir yol sunuyor. Çalışmanın ortak yazarı, Bremen Constructor Üniversitesinden Prof. Werner Nau, “Su ne kadar yüksek enerjiliyse, bağlanma da o kadar güçlü gerçekleşiyor. Hesaplamalarımız bunu açıkça gösteriyor.” ifadesini kullandı.
Araştırmanın sonuçları, ilaç tasarımı ve malzeme bilimi gibi alanlarda önemli uygulamalara kapı aralayabilir. Özellikle, ilaç tasarımında hedef proteinlerdeki yüksek enerjili su bölgelerinin belirlenmesi, daha etkili ilaç moleküllerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu tür ilaçlar, suyu yerinden çıkararak proteine daha sıkı bağlanabilir ve tedavi etkisini artabilir.
Malzeme biliminde ise, suyu dışarı iten ya da kontrollü biçimde tutan boşluklara sahip yeni materyallerin geliştirilmesi, sensör teknolojileri ve enerji depolama sistemlerinde performans artışı sağlayabilir.
Kaynak: Eurekalert
