Os experimentos na ANSTO forneceram evidências de suporte de aumento inesperado da solubilidade em água de biomoléculas em uma solução aquosa de cátions divalentes de metal de transição.

A descoberta é significativa para a compreensão física, processos biológicos e químicos envolvidos no projeto de drogas, funções e síntese de macromoléculas, e pode até fornecer pistas na prevenção da doença de Alzheimer.

Fundamentalmente, as descobertas podem potencialmente mudar a visão tradicional das interações entre biomoléculas com cátions metálicos.

O resultado desta pesquisa, publicado recentemente em Cartas de revisão física , faz parte de uma colaboração internacional entre o Centro Australiano de Espalhamento de Nêutrons (ACNS) da ANSTO e o grupo de pesquisa para água interfacial do Instituto de Física Aplicada de Xangai (SINAP), Academia Chinesa de Ciências, Xangai, China.

Geralmente, em solução com muitos íons de metal de transição multivalentes, como Cu ²⁺ , Pt ²⁺ , Pd ²⁺ , e Co3 +, a solubilidade dos aminoácidos aromáticos diminui significativamente porque a maioria deles formará precipitados complexos com os íons, conforme documentado em obras de referência de química e bioquímica padrão.

Contudo, A solubilidade consideravelmente aumentada de triptofano (Trp) em uma solução aquosa de CuCl2 foi observada experimentalmente e prevista teoricamente pelo grupo de pesquisa liderado pelo Professor Haiping Fang no SIAP.

Este fenômeno incomum só pode ser observado sob uma condição especial de alta concentração local de Cu. ²⁺ na superfície de Trp.

Fundamentalmente, é atribuído à forte interação entre Cu ²⁺ e o anel aromático em Trp, referido como a interação cátion-pi.

Os coautores Dr Dehong Yu e Dr Richard Mole realizaram medições usando espalhamento quase elástico de nêutrons (QENS) no instrumento Pelican em ACNS. O experimento fornece evidências diretas da forte interação cátion-pi responsável pela maior solubilidade de Trp em uma solução aquosa de CuCl2.

QENS explora pequenas trocas de energia entre as partículas de difusão e nêutrons espalhados, que está diretamente relacionado aos processos difusivos que ocorrem no sistema. O coeficiente de autodifusão do sistema pode ser obtido a partir da medição QENS.

A diferença significativa nos coeficientes de difusão entre triptofano com e sem Cu ²⁺ sugeriu que o complexo de triptofano contendo Cu ²⁺ movia-se muito mais lentamente do que o triptofano sem Cu ²⁺ .

Esta observação suporta a previsão teórica do aumento da afinidade com a água devido à presença de Cu ²⁺ .

"Neste experimento, fazemos uso total da capacidade QENS do instrumento Pelican e da alta sensibilidade dos nêutrons aos átomos de hidrogênio para estudar a dinâmica do Trp em diferentes ambientes, como o sinal QENS de todo o sistema é dominado pelos átomos de hidrogênio no triptofano, "disse Yu.