Thursday, April 25, 2013

Hydration and thermostability

What makes thermophilic proteins stable? And in particular, does hydration play a role? Those questions are examined by Fabio Sterpone of the Université Paris Diderot and colleagues (O. Rahaman et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 3570; 2013 – paper here). They study two homologous proteins, one from E. coli and the other from the thermophile Sulfolobus solfataricus, using MD simulations. The average water dynamics at the protein surface is the same in both cases, despite their different amino acid compositions, being slowed by a factor of 3-5 relative to the bulk. The authors conclude that this slowdown is primarily a geometric effect due to excluded volume, which explains why the protein sequence has little influence. This doesn’t exactly answer the initial question about thermostability – but it does suggest that there is nothing special about thermophilic proteins in terms of their hydration.

More on dewetting as a mechanism for protein folding and stability. Ruhong Zhou, Robert Matthews and their colleagues at Columbia have simulated a TIM barrel protein and found drying inside clusters of hydrophobic residues, signified by strong fluctuations in water density (P. Das et al., JACS 135, 1882; 2013 – paper here). In particular, a hydrophobic cluster (ILV) at the N-terminus shows drying that is weakened or suppressed by substituting some of the hydrophobic amino acids for less hydrophobic ones. A cluster at the C-terminus, meanwhile, seems to experience only partial drying that is unaffected by such substitutions. Experiments on the structure and stability of wild-type and mutant versions seem to back up these conclusions. The authors note that ILV clusters are common in several other protein motifs too.

Huib Bakker and colleagues at the FOM Institute in Amsterdam have used Förster resonant energy transfer between water OH stretches to find out where the water hydrating lipid membranes actually is (L. Piatkowski et al., J. Phys. Chem. B 117, 1367; 2013 – paper here). Somewhat surprisingly, they find that, even at rather low hydration levels, the water molecules are not evenly distributed among the lipid head groups, but form nanoscale clusters with an average intermolecular distance of 3.4 Å.

Our picture of the water surface continues to evolve. Is the water here structurally and dynamically different from that in the bulk? That idea is supported by experiments by James Skinner and colleagues at Wisconsin in simulations using a new three-body water potential (Y. Ni et al., PNAS 110, 1992; 2013 – paper here). They calculate that the hydrogen-bond switching dynamics are retarded at the water surface by a factor of about 3, although the rotational dynamics are actually a little faster. They say that vibrational 2D sum-frequency generation spectroscopy should be a good experimental method for investigating these dynamics, and calculate what the spectra should look like.

To make optimal use of plant cellulose as a feedstock for biofuels such as ethanol, it’s necessary to get it into aqueous solution. But cellulose is hard to solvate, which is why it is important to understand its hydration structure. Sylvia McLean at Oxford and colleagues have used neutron diffraction to look at the aqueous solvation of the disaccharide cellobiose, and find that there is (as has been suggested) a hydrogen bond across the glycosidic bond linking the two sugars (W. B. O’Dell et al., PLoS ONE 7, e45311; 2012 – paper here). There is competition from water molecules for the oxygen acceptor in this bond, however, with average occupancy of 50% for both water and the intramolecular OH donor.

More evidence that a hydrogen-bonded cluster of water molecules at the catalytic site plays a crucial role on photosynthesis: Bridgette Barry and colleagues at Georgia Tech use EPR to look at the rate of reaction of an intermediate neutral radical in the proton-coupled electron transfer that leads to oxygen evolution at the reaction centre of photosystem II, which contains a catalytic Mn4CaO5 cluster (J. M. Keough et al., J. Phys. Chem. B 117, 1296; 2013 – paper here). They find that this network is rearranged during the transition between the S0 and S2 states of the catalytic cycle, and that ammonia slows oxygen evolution because it disrupts the network by displacing water.

Suzi Jarvis and colleagues at University College Dublin have been using scanning probe microscopy for some time to probe hydration forces, and in their latest contribution they use a technique called frequency modulation AFM to look at hydration forces at the interface of mica and an electrolyte (J. I. Kilpatrick et al., JACS 135, 2628; 2013 – paper here). By ‘hydration force” here they mean the monotonically decaying force with a characteristic length of a few Å, without regard to its precise origin. They find that, relative to pure water, ions introduce or accentuate oscillations in the force as a function of distance due to the formation of distinct hydration layers. They point out that there are implications for obtaining atomic-resolution AFM images in aqueous saline solution.

Uzi Landman, Gary Schuster and colleagues at Georgia Tech offer a fascinating insight into the role of hydration water around DNA in the oxidation and consequent mutation of A/T-rich regions, which my be significant in the early stages of carcinogenesis due to stalling of replication (R. N. Barnett et al., JACS 135, 3904; 2013 – paper here). Their experiments and simulations indicate that oxidation of adenine leads to proton-coupled electron transfer to thymine, mediated by a water wire. This process can explain why nearly all the mutation due to such an oxidation event happens at thymine.

It’s sobering to realise that even now the reasons for the anomalous behaviour of water’s thermodynamic response functions, such as the divergence in the heat capacity and compressibility at low temperature, are still unknown. Francesco Mallamarce, Carmelo Corsaro and Gene Stanley discuss this issue with reference to experimental data on the power spectrum of sound velocity (F. Mallamarce et al., PNAS 110, 4899; 2013 – paper here). They conclude that the anomalies are associated with a structural transformation due to the appearance of an extended hydrogen-bonding network, which gives rise to viscoelastic behaviour in the liquid.

Also on bulk water, what happens to water’s structure above its critical point has been studied using X-ray Raman spectroscopy by Christoph Sahle of the Technical University of Dortmund and colleagues (C. Sahle et al., PNAS 110, 6301; 2013 – paper here). They find that, as one might expect, distortions of the hydrogen bonds are significant above the critical point, and the average coordination of each molecule decreases to just 0.6 at 600 oC and 134 MPa.

7 comments:

sherif ashraf said...

شراء اثاث مستعمل بالرياض
شركة تنظيف مجالس بالرياض
شركة تنظيف موكيت بالرياض
شركة تسليك مجارى بالرياض
شركة تنظيف منازل بالرياض
شركة تنظيف بيارات بالرياض
شركة تنظيف شقق بالرياض

mana76445 said...

Hey enormous stuff or pleasant information you are offering here. carpet cleaners chattanooga

جابر جيكا said...


شركة الفرسان للتنظيف بالدمام
شركة تنظيف خزانات بالاحساء
شركة تنظيف خزانات بالجبيل
شركة تنظيف خزانات بالخبر
شركة تنظيف خزانات بالقطيف

شركة تنظيف كنب بالاحساء
شركة تنظيف كنب بالجبيل
شركة تنظيف كنب بالخبر
شركة تنظيف كنب بالقطيف

شركة تنظيف موكيت بالاحساء
شركة تنظيف موكيت بالجبيل
شركة تنظيف موكيت بالخبر
شركة تنظيف موكيت بالقطيف

شركة روائع للخدمات said...

شراء اثاث مستعمل بالرياض
شراء الاثاث المستعمل بالرياض
محلات شراء الاثاث المستعمل بالرياض
ارقام الاثاث المستعمل بالرياض
حقين الاثاث المستعمل بالرياض
شراء اثاث مستعمل
شركة مكافحة حشرات بجدة
مكافحة حشرات بجدة
شراء الاثاث المستعمل بجدة ومكة

شركة روائع للخدمات said...

شركة روائع

شركة نقل اثاث بالرياض
شركة نقل عفش بالرياض
نقل اثاث داخل الرياض
نقل اثاث خارج الرياض
ارقام شركات نقل اثاث بالرياض
شركات نقل اثاث بالرياض
افضل شركة نقل اثاث بالرياض
افضل شركة نقل عفش بالرياض
شركات نقل عفش
شركات نقل عفش بالرياض
نقل عفش داخل وخارج الرياض
نقل عفش خارج الرياض

شراء اثاث مستعمل بالرياض
شركة شراء اثاث مستعمل بالرياض
ارقام الاثاث المستعمل بالرياض
محلات شراء الاثاث المستعمل بالرياض
حقين الاثاث المستعمل بالرياض

السيد سيو said...

بسم الله الرحمن الرحيم
شركة تنظيف شقق بالاحساء



إن شركة تنظيف الشقق بالاحساء من الشركات فىالمملكة التى تقدم الخدمة المتميزة عن أى مؤسسة أخرى بإذن الله الشركة رائدة على كل مجالات وأقسام خدمات النظافة بالاحساء , فشركة إتقان بالتأكيد تجد منها الإتقان والتميز كل يوم مع مرور السنين تزداد الخدمة حلاوة ومتعة فى قضاء الوقت الرائع ما عليك إلا الإتصال بنا وسوف تجد خدمة لم ولن ترها فى حياتك من أى شركة سوى عندنا لأن إتقان إسمٍ على مسمى وأسعارنا جداً خيالية بل ممتازة ستجد هنا كل ما بغيت ان تراها وحلمت بة بإذن الله بالطبع , إتصالك بنا شئ يشرفنا ويسعدنا لأنك عميل مميز لدا شركتنا وجميع طلباتك تنفذ فى الوقت بدون أى جدال أو نقاش انت اذا كنت تبحث عن أفضل شركة تنظيف شقق بالاحساء فانت فى الموقع الصحيح بل فى أعلى درجات من الصحة كلامنا كلام من ذهب وعملنا عمل من إتقان ولهب , التميز ليس عندنا فقط ولكن فى بعض الشركات الأخرى ولكن انت هنا الآن لما تحتار نحن الأفضل وسوف ترى ذالك بالتأكيد ليس مجرد كلام ولكن أفعال سوف تراها الششركة تعتمد على العمالة المدربة وكذالك الفلبينية والمصرية ولكن نحن لا نفرق بين أحدٍ منهم لأن كلا الجنسيتان رائعتان فى الخدمات المنزلية متقنون فى تنظيف الشقق بالاحساء شركة تنظيق بجازان .
مميزات شركة إتقان فى التنظيف:-

شركة تنظيف خزانات بالاحساء


نتميز بعدة ميزات مع أن مميزاتنا كثيرة ولكن سنلخصهم وناتى بافضلهم تـــابعو
نمتلك أفضل الرجال المتخصصون فى تنظيف الشقق ومدربون على إستعمال الأدوات بإحتراف.
نمتلك أحدث الأدوات الحديثة والتقليدية للقيام بعملية تنظيف مثالية.
عمالنا يمتلكون الخبرة والمهارة فى القيام بأى مهمة فى أسرع وقت.
نمتاز فى أسعارنا وعروضنا الكثيرة والتى لا تنتهى أبداً.
نضمن لك بيتك بأن يكون نظيف معطر بأفضل أنواع المعطرات ذات الرائحة المنعشة.
نقوم بتعقيم الحمامات والخزانات وحمايتك من الأمراض الشائعة والعياذ بالله.
نتماز بأننا أثبتنا وما زلنا نثبت بأننا شركة ذات مصداقية وآمان تام.
نتمنى أن تكونو قد إستمتعتم بمعرفة مميزات شركتنا ولمذيد من التفوق والإنجاز.
الطريقة المثالية لتنظيف شقتك
نعلم جميعاً أن عمليات التنظيف هى أمر جداً يحتاج إلى تركيز ودقة وإلى لياقة بدنية من العمالة الفنية ولا تستطيع أبداً أن تعتمد على شركة تقدم خدمة ذات اداء ردئ وعمالة ليست مدربة على أفضل وجة ولكنك الآن فى شركة إتقان الشركة المثالية للخدمات المنزلية كل ما عليك أن تفعلة سوى الإتصال بنا وسيتم الإتفاق على معاد التسليم ونقوم بتسليمها لك إستلاماً دقيقاً,نحن متواجدون لخدمتك وجعلك لا تبذل أى جهد لتنظيف منزلك الكريم إذا كنت تبحث عن الشركة الأحسن فى المملكة فشركتنا هى الأولى فى مجال الخدمات المنزلية منذ شهور أثبتنا ذالك للجميع,هذا بفضل الله عن طريق إستخدامنا لأفضل أنواع المعدات المنزلية المستوردة من الخارج والعمالة الفنية المصرية ذات الجودة والخبرة العملية وإذا كانت رغبتك فى الحصول على خدمة تنظيف مثالية بدون عناء وخدمة أحسن نظافة عن أى خدمة آخرى إذن أنت فى المكان الصحيح إتصل الآن نصل ملاحظة الأسعار حسب حجم المنزل أو حجم المهمة ولاكن ستتفاجئ بالسعر الذى نقدمة شركة تسليك مجارى بجازان .
أنت تبحث عن شركة تنظيف شقق بالإحساء بعدة طرق:-


شركة ديكورات بالاحساء

MAHMOUD FELO said...

شركة تنظيف خزانات بالرياض
شركة عزل خزانات بالرياض
شركة عزل اسطح بالرياض
شركة كشف تسربات المياه بالرياض
شركة رش مبيدات بالرياض
شركة تنظيف بالرياض
شركة تنظيف شقق بالرياض
شركة تنظيف فلل بالرياض
شركة تسليك مجاري بالرياض
شركة تنظيف بيارات بالرياض
شركة مكافحة حشرات بالرياض
شركة نقل اثاث بالرياض
شركة تخزين اثاث بالرياض
شركة تنظيف موكيت بالرياض
شركة تنظيف مسابح بالرياض
شركة صيانة وترميم منازل بالرياض