Uma equipe de cientistas tem usado a fonte de raios X do DESY, PETRA III, para analisar as mudanças estruturais que ocorrem em um ovo quando você o cozinha. O trabalho revela como as proteínas da clara de um ovo de galinha se desdobram e se cruzam para formar uma estrutura sólida quando aquecidas. Seu método inovador pode ser de interesse para a indústria de alimentos, bem como para o amplo campo de pesquisa em torno da análise de proteínas. A cooperação de dois grupos, chefiado pelo Professor Frank Schreiber da Universidade de Tübingen e pelo Professor Christian Gutt da Universidade de Siegen, com cientistas do DESY e European XFEL relata a pesquisa em dois artigos na revista Cartas de revisão física .

Os ovos estão entre os ingredientes alimentares mais versáteis. Eles podem assumir a forma de um gel ou de uma espuma, eles podem ser comparativamente sólidos e também servir como base para emulsões. A cerca de 80 graus Celsius, a clara do ovo torna-se sólida e opaca. Isso ocorre porque as proteínas da clara do ovo formam uma estrutura de rede. Estudar a estrutura molecular exata da clara do ovo exige radiação energética, como raios X, que é capaz de penetrar na clara de ovo opaca e tem um comprimento de onda que não é maior do que as estruturas que estão sendo examinadas.

Aquecimento controlado

"Para entender a evolução estrutural em detalhes, você tem que estudar o fenômeno na escala do micrômetro, "explica o Dr. Nafisa Begam, o autor principal do primeiro estudo, que é um companheiro Alexander von Humboldt no grupo de Schreiber. Os cientistas usaram a chamada espectroscopia de correlação de fótons de raios-X (XPCS) com uma geometria específica que lhes permite determinar a estrutura e a dinâmica das proteínas na clara do ovo.

Para seus experimentos na linha de luz P10 no PETRA III, os cientistas usaram um ovo de galinha de um supermercado e colocaram a clara do ovo em um tubo de quartzo com um diâmetro de 1,5 milímetros. "Dentro, a clara do ovo foi aquecida de forma controlada enquanto a analisávamos com a ajuda dos raios-X, "explica o co-autor do DESY, Fabian Westermeier." O feixe de raios X foi expandido para 0,1 por 0,1 milímetros, para manter a dose de radiação abaixo do limite de dano das estruturas da proteína. "

Formação de rede exponencial no ovo de três minutos

As medições revelam a dinâmica da proteína na clara do ovo ao longo de um período de cerca de um quarto de hora. Durante os primeiros três minutos, a rede de proteínas cresceu exponencialmente, alcançando um platô após cerca de cinco minutos, no qual virtualmente nenhuma outra ligação de proteína foi formada. Neste momento, o tamanho médio da malha da rede de proteínas era de cerca de 0,4 micrômetros (milésimos de milímetro).

No segundo estudo, a equipe usou a técnica XPCS para investigar a auto-organização de soluções de proteínas em domínios com, respectivamente, alta e baixa concentração de proteína, como um exemplo de formação de estrutura em biologia celular. No processo, eles foram capazes de seguir a dinâmica dependente da temperatura ao longo do tempo. "Em altas densidades de proteína, a mobilidade diminui, o que retarda a separação de fases. Isso é importante para a dinâmica especial do sistema, "relata a autora principal Anita Girelli do grupo de Schreiber.

Os estudos, que foram financiados pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF), não apenas revelam novos detalhes sobre as mudanças estruturais que ocorrem na clara do ovo, mas também provar o conceito experimental, que pode ser usado para outras amostras também, como demonstrado pelo segundo estudo. "A aplicação bem-sucedida da espectroscopia de correlação de fótons de raios-X abre uma nova maneira de estudar a dinâmica de biomoléculas, que é essencial se quisermos entendê-los adequadamente, "Schreiber comenta.