Fosillerdeki bazı peptid bağlarının olması gerekenden daha uzun süre dayanmasının nedeni budur.
Ölümsüz protein: Hayvan dokusundaki kolajenin aslında yaklaşık 500 yıl sonra parçalanması gerekir. Ancak 195 milyon yıllık dinozor kolajeni keşfedildi. Bu nasıl mümkün olabilir? Kimyacılar artık gizemi çözmeye büyük bir adım daha yaklaştılar. Özel bağlayıcı yapısı kolajenin uzun raf ömrü için çok önemlidir.
Hayvanların ve insanların vücudunda kollajenden daha fazla protein yoktur. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Ronald Raines, “Kolajen bizi bir arada tutan yapıdır” diye açıklıyor. Yapısal protein kemiklerimize ve tendonlarımıza stabilite kazandırır ve ayrıca kasları, bağları ve cildi esnek hale getirir. Kollajen sağlam yapısını lifli yapısına borçludur: Sert bir üçlü sarmal oluşturacak şekilde iç içe geçen uzun protein iplikçiklerinden oluşur.
Su bir zayıflık mı, değil mi?
Ancak güçle dolup taşan kolajenin aynı zamanda çok önemli bir zayıflığı da var: Su, Sert proteinin amino asitlerini birbirine bağlayan peptit bağları, su molekülleri ile temas ettiğinde çözülür. Hidroliz adı verilen bu süreç yaklaşık 500 yıl sürdüğünden, bir sonraki banyo yaptığımızda çökeceğinden endişe etmemize gerek yok.
Jeolojik tarih açısından 500 yıl çok uzun bir süre değil, göz açıp kapayıncaya kadar geçen bir süre. Bu nedenle, milyonlarca yıl önce ölen hayvanların kemiklerinin artık kolajen içermemesi mantıklı görünüyor, ancak içeriyor. Paleontologlar, Tyrannosaurus rex’in 68 milyon yıllık kemiklerinde ve hatta Lufengosaurus’un 195 milyon yıllık iskeletinde bile proteini tespit edebildiler. Peki bu nasıl mümkün olabilir?
Uzun ömürlülüğün izinde
Ana açıklama, dinozor kollajeninin bu kadar uzun ömürlü olmasının nedeni, kuru kemiklerin tüm bu yıllar boyunca peptit bağlarını nemden korumasıdır. Bu yanlış olmasa da bazı bilim insanları hala açıklamanın henüz tamamlanmadığına inanıyor: atom düzeyinde başka nedenler olmalı.
Jinyi Yang liderliğindeki MIT araştırmacıları, ilk kez kolajenin kendisini sudan koruyabileceği moleküler mekanizmaları araştırmaya başladı. Bunu yapmak için kolajendeki peptit bağlarını analiz ettiler ve protein yapısının suya dayanıklılık üzerindeki etkisini test etmek için kullandıkları kolajenin farklı versiyonlarını ürettiler.
Çürümeye karşı koruyucu kalkan keşfedildi
Sonuç: Yang ve meslektaşlarının keşfettiği gibi, küçük bir kimyasal numarayla bazı kolajen proteinleri kendilerini suyun nüfuzuna ve dolayısıyla çürümeye karşı korumayı başarıyor. Peptit bağlarına daha yakından bakmak, bu koruyucu kalkanın tam olarak nasıl çalıştığını gösterir.
Bir amino asidin karbon atomu ile diğer amino asidin nitrojen atomu arasında her zaman bir peptit bağı oluşur. Aynı zamanda karbon atomu, ikinci amino asidin oksijen atomuyla da çift bağ oluşturarak karbonil grubu adı verilen moleküler yapıyı oluşturur.
Trans konfigürasyonu bağlamayı korur
İşin püf noktası tam olarak burada yatıyor: Karbonil grubunun çift bağında, bu kovalent bağda yer alan elektronlar, normalde H2O gibi polar moleküller tarafından kolayca saldırıya uğrayan bir pi yörüngesi oluşturur. Ancak kolajenin üçlü sarmalında pi yörüngeleri, komşu elektronlarla etkileşim nedeniyle uzaysal olarak farklı şekilde düzenlenmiştir. Ekibin açıkladığı gibi bağ, sözde dönüşümde mevcut.
Kıdemli yazar Ronald Raines, “Bir peptit bağı ya cis ya da transtır ve ikisinin oranı çok farklı olabilir” diyor. Araştırmacılar bir simülasyonda bu bağ formlarının farklı oranlarındaki kolajeni hidrolize duyarlılık açısından test ettiğinde, açık farklar ortaya çıktı: “Korunmayan cis bağı uzun sürmedi” diyor Raines. Buna karşılık, dinozor kollajeninin üçlü sarmalına hakim olan trans konfigürasyonu sabit kaldı.
“Zayıf halka yok”
Bağlanan elektronların bu koruyucu konfigürasyonu, diğer proteinlerin sarmal yapılarında da gözlemlenmiştir, ancak bunlar genellikle başka, farklı şekilli yapılardan oluştuğundan, yine de su molekülleri için giriş noktaları olarak kalırlar.
Ancak kolajende durum böyle değil. “Kolajen bir uçtan diğer uca üçlü sarmallardan oluşur. Hiçbir zayıf halka yok” diye açıklıyor Raines. Araştırmacılara göre sert proteinin dinozor fosillerinde bu kadar uzun süre hayatta kalabilmesinin nedeni de tam olarak bu.
Kaynak: Amerikan Kimya Derneği
Yazıları posta kutunda oku