p Fluxos de energia biológica, como na fotossíntese e respiração, dependem da transferência de elétrons de uma molécula para outra. Apesar de sua importância para a manutenção da vida, fatores que governam a taxa de transferência de elétrons, especialmente em longas distâncias, não são bem compreendidos porque os sistemas que medeiam esses processos ultrarrápidos são muito complexos. Uma melhor compreensão das taxas de transferência de elétrons ajudaria os cientistas a melhorar as transformações químicas, conversão de energia, dispositivos eletrônicos, e tecnologias fotônicas. p Agora, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela UC Riverside observou a transferência de carga de picossegundos mediada por ligações de hidrogênio em peptídeos. Um picossegundo é um trilionésimo de segundo. Como análogos de proteínas de cadeia curta, blocos de construção crucialmente importantes de organismos vivos, os peptídeos são cadeias de aminoácidos quimicamente ligados. A descoberta mostra o papel das ligações de hidrogênio na transferência de elétrons. Os resultados são publicados em Proceedings of the National Academy of Sciences .

p Valentine Vullev, professor de bioengenharia na Faculdade de Engenharia de Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside, junto com Daniel Gryko da Academia Polonesa de Ciências, e Harry Gray do California Institute of Technology, liderou uma equipe que descobriu uma transferência de elétrons excepcionalmente ultra-rápida de um doador para uma molécula aceptora conectada com ligantes oligopeptídicos que se estendem por até 20 ligações covalentes. A transferência de elétrons geralmente leva um microssegundo, ou um milionésimo de segundo, em peptídeos com essas longas distâncias de ligação.

p Os pesquisadores ficaram surpresos ao observar a transferência de elétrons de picossegundos, uma taxa 1 milhão de vezes mais rápida do que a conhecida anteriormente para tais sistemas.

p "Não deveria funcionar, mas faz, "Vullev disse." A transferência de carga de picossegundo que observamos contradiz a biologia estrutural, assumindo a distribuição aleatória esperada de estruturas das cadeias de peptídeos flexíveis. "

p A equipe escolheu moléculas doadoras e receptoras ligadas por peptídeos curtos que eles descobriram que realmente assumem estruturas bem definidas estabilizadas por ligações de hidrogênio. Uma análise mais aprofundada revelou que as ligações de hidrogênio dentro de cada molécula trouxeram o doador e o aceitador próximos um do outro em uma arquitetura molecular em forma de escorpião, permitindo a transferência de elétrons de picossegundos.

p "Este design revolucionário demonstra que peptídeos curtos podem não apenas assumir conformações secundárias bem definidas quando modelados por componentes orgânicos, mas também fornecer uma rede de ligações de hidrogênio que pode mediar a transferência de elétrons com eficiências excepcionalmente altas, "Vullev disse." Nosso trabalho fornece paradigmas sem precedentes para o projeto e desenvolvimento de vias de transferência de carga ao longo de pontes flexíveis, bem como insights sobre motivos estruturais para mediar a transferência de elétrons em proteínas. "

p As descobertas podem levar a avanços no armazenamento de energia, bem como estimular o desenvolvimento de eletrônicos orgânicos que usam polímeros condutores em vez de minerais condutores.

p "Um dos aspectos mais estimulantes e gratificantes de trabalhar em nosso grupo é estar na vanguarda de tais descobertas e observar esses resultados espetaculares, "disse o co-autor John Clark, um estudante de doutorado no laboratório de Vullev que fez medições fotoquímicas para a pesquisa.

p O papel, "Papel das ligações de hidrogênio intramoleculares na promoção do fluxo de elétrons por meio de conjugados de aminoácidos e oligopeptídeos, "