Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте обнаружили, что небольшое количество органического аниона (иона с отрицательным зарядом), помещенного в раствор с полимерными цепочками запускает формирование больших и сложных молекул. Это открытие объясняет, как формируются многие элементы живых клеток, в том числе самосборку отдельных безмембранных органелл.
Ученые полагали, что заряженные полимерные цепи состоят из более мелких однородно заряженных звеньев. Такие цепи называются полиэлектролитами. Они хорошо изучены и проявляют предсказуемый характер самоорганизации. Например, в воде они будут отталкивать друг друга, потому что объекты с одинаковым зарядом не любят находиться близко друг к другу. Если вы добавите соль в воду, содержащую полиэлектролиты, молекулы свернутся в спираль, потому что электрическое отталкивание цепей экранируется солью.
В новой работе ученые показали, что если в том же растворе будет находиться небольшое количество органических анионов (частиц с отрицательным зарядом), то вся система изменится. Добавление таких элементов приводит к формированию диполей.
Притяжение между диполями нескольких макромолекул приводит к их сборкам в сложные структуры. Изображение: Shibananda Das
Значение открытия того, что диполи управляют сборкой полимеров, огромно, потому что оно проливает свет на одну из фундаментальных тайн жизненных процессов: на то, как биологические материалы умеют самособираться в когерентные, стабильные конструкции.
Муругаппан Мутукумар, профессор Массачусетского университета в Амхерсте и соавтор работы.