Исследование было полностью проведено в Лаборатории малых биосистем Университета Барселоны под руководством Феликса Риторта, профессора кафедры физики конденсированных сред физического факультета UB, и подсчитано при участии исследователей Джоан Камунас и Анна Алемани.«Это исследование расширяет возможности использования флуктуационных теорем за пределы реакций мономолекулярного сворачивания, устраняя термодинамику малых систем и основные законы химического равновесия. Кроме того, аналогичный подход можно использовать для более сложных взаимодействий РНК-белок и белок-белок», — объясняет Феликс Риторт,.Энергии связывания являются ключевыми величинами, которые определяют судьбу межмолекулярных реакций и силовых методов, таких как оптический пинцет, применяемый к одиночным молекулам, который можно использовать для натягивания отдельных комплексов лиганд-ДНК, позволяя обнаруживать события связывания по одному за раз.
«Мы вводим флуктуационную теорему для связывания лиганда (FTLB), которая позволяет нам напрямую извлекать энергии связывания бимолекулярных реакций или реакций более высокого порядка из измерений необратимой работы в экспериментах по вытягиванию», — объясняет Риторт.Манипуляции с одной молекулой особенно подходят для наблюдения за образованием неправильно свернутых структур, но отсутствуют методы для характеристики этих систем.
Применяя FTLB, можно было извлечь энергию связи из этих кинетически стабилизированных ненативных структур.«Используя шпильку для ДНК с двумя областями / пятнами связывания, разделенными 4 парами оснований, мы заметили, что образование неправильно свернутой структуры состоит из двух серий коротких шпилек», — говорит Риторт.
Используя различные биомолекулярные системы возрастающей сложности, мы предоставили одномолекулярную проверку закона действия масс и показали, как FTLB может учитывать массообмен между молекулярной системой и окружающей средой. «FTLB обеспечивает прямое экспериментальное измерение энергии связи без использования какой-либо модели или схемы реакции, что особенно полезно в случаях, когда закон действия масс не работает», — заключил Риторт.