Hayat için kritik önem taşıyan su, hala bazı sırları gizleyen çok özel bir moleküldür. Biyolojik sistemler için gerekli olmanın ötesinde, benzersiz kimyasal özellikleri vardır ve maddeleri çözmek için özel yeteneklere sahiptir. Araştırmacılar, en önemli biyolojik moleküllerden biri olan suyun, DNA ile nasıl ilişkili olduğu hakkında daha fazla bilgi edinmiştir.
American Chemical Society Central Science’da, DNA ile etkileşen su molekülleri hakkındaki bulguları yayınladı.
Cornell Üniversitesi Kimya ve Kimya Biyolojisi Bölümü Yardımcı Profesörü Poul Petersen, “Su biyolojiye benzersiz şekilde adapte edilmiş. Süper esnek, enerjiyi dağıtarak etkileşimlere aracılık ediyor ve biyolojik sistemlerde daha fazla tanınır hale geliyor”
Kiralite, genel olarak örneklendirilirse; sağ elin sol elin avuç içleri birbirine bakacak şekilde birebir kapanabilmesi, ancak birbirinin ayna görüntüsü olması dolayısıyla aynı zamanda farklı yönde bir organizasyona sahip olması olarak anlaşılabilir. Yine sağ ele giyilen eldivenin, çıkarıp sol ele giyilmesi denendiğinde uyumsuz olduğunu deneyimlememizdir.
Moleküler seviyede bir molekülün kendi ayna görüntüsü ile aynı işlevleri göstermemesi, kiral moleküllerin iki versiyonunun (sağ-el ve sol el moleküller) aynı reaksiyonlara aynı enerji girdisi veya çıktısı ile girip çıkmaması durumunun bir metaforu olarak düşünülebilir.
Petersen’in ekibi önceden bilinmeyen bir su özelliğini görmek için özel bir spektroskopi kullandı. Kiral olan DNA’nın sarmal yapısını takip ettiğini buldular. Bu, ilk defa bir biyomolekülü saran kiral su üst yapısının oluşmasını sağladı.
Kiralite, biyolojinin önemli bir parçasıdır; Bir molekül kiral ise, kendisinin aynadaki görüntü üzerine bindirilemez ve çoğu biyolojik molekül kiraldır.
Kuşkusuz, bu çalışmanın hemen uygulanması net değil, ancak su, biyolojik sistemlerin büyük bir bölümünü oluşturuyor. Su, DNA’nın yapısını ve fonksiyonunu desteklemek için hareket eder. Daha önce yapılan çalışmalar, DNA ipliğinin küçük yivinde bulunan su yapısıyla çok çeşitli davranışları tanımlamıştır.
Bu çalışma, Petersen’in 2015 yılında Journal of Physical Chemistry’de, kiral toplam frekans üretim spektroskopisinde (SFG) kullandığı tekniklerden yararlandı. Çok basit bir şekilde, iki foton kirişi, diğer iki enerjinin toplamı olan bir SFG kirişi oluşturmak için bir numuneyle etkileşime girer.
Çalışmada kirişler ve hesaplamalar, DNA örneğini kiral su üst yapısının çevrelediğini göstermek için ince ayarlanmıştı. Bu çalışma suyu incelemek için yeni bir yöntem de sunmaktadır.
Petersen, “Geliştirdiğimiz teknikler DNA hidrasyonunun yanı sıra diğer supramoleküler kiral yapıları incelemek için de yeni bir fırsat sağlıyor Tabii ki, biyomimetik sistemleri tasarlayan ve biyolojiye bakan ve su filtrasyonu gibi uygulamaları bulmaya çalışan kimya mühendisleri bunun parçası olacak” dedi.
Petersen, başka bir çalışmanın da, nemli yüzeylerde mikropların birikmesine karşı koyan anti-biofouling materyallerin geliştirilmesi olabileceğini belirtti.
