Tuesday, March 1, 2016

Why DNA hydration is different from that of proteins

Well, it seems that post-Christmas catching up now takes until March… Hopefully normal service hereafter.

Why trehalose confers protection against urea-induced denaturation of proteins is investigated by Subrata Paul and Sandip Paul of the Indian Institute of Technology in Guwahati using MD simulations for a protein analogue (N-methyl acetamide, NMA) (JPCB 119, 9820; 2015 – paper here). They find that direct interactions are the key. NMA hydration water is displaced by hydrogen-bonded urea, but the addition of trehalose only modestly decreases the urea density close to the amide. Rather, trehalose molecules largely replace water molecules in the hydration shell (so that trehalose and urea bind to NMA simultaneously). For proteins this would reduce the ability of water to solvate exposed backbone in the denatured state.

Another structure-stabilizing osmolyte, trimethylamine N-oxide (TMAO), is studied by Yuki Nagata of the MPI for Polymer Research in Mainz and colleagues (JPCB 119, 10597; 2015 – paper here). Their ab initio simulations look at the effect of TMAO on water reorientational dynamics, and show that these are retarded significantly close to the TMAO’s oxygen atom due to its hydrogen bonding with water – a result not seen using a simpler force-field model that represents the oxygen as a single point charge. Since TMAO is generally excluded from protein surfaces, its stabilizing influence seems in this case to be an indirect effect, for which the authors say this interaction with water seems likely to be important. These conclusions are supported by the work of Gerhard Schwaab and colleagues at Bochum, who have used THz/FIR and Raman spectroscopy to look at the solvation dynamics of TMAO (L. Knake et al., JPCB 119, 13842; 2015 – paper here). They too find strong hydrogen bonding between TMAO and water, which supports an indirect mechanism for its biological effects.

How proteins denature in pure water as a result of low temperature or high/low pressure is still not entirely clear – in particular, are the mechanisms of these two processes essentially the same or distinct? That questions is addressed by Valentino Bianco and Giancarlo Franzese at the University of Barcelona using MC simulations of a coarse-grained protein model (represented as a self-avoiding hydrophobic or mixed hydrophobic/hydrophilic chain) with explicit water solvent (Phys. Rev. Lett. 115, 108101; 2015 – paper here). They argue that both denaturation processes involve a balance of free energies between hydration and bulk water. For cold denaturation, this balance favours the unfolded protein conformation for energetic reasons relating to the increasing stabilizing effect of water-water hydrogen bonds in the hydration shell. High-pressure denaturation, meanwhile, is driven by changes in local water density near the unfolded protein, giving a dominant PV contribution to the free-energy change of denaturation. And low-pressure denaturation is enthalpically driven, again by changes in the number of water-water hydrogen bonds in the hydration shell. In sum, the authors say, “For [all] these mechanisms is essential to take into account how the protein-water interactions affect the stability of the water-water HB and the water density in the hydration shell.”

A strategy for attacking antibiotic resistant bacterial pathogens that has been afforded increasing attention recently involves disabling not the mechanisms by which they synthesize key cellular components but those that contribute to virulence. One such target is a dehydratase enzyme DHQ1, present in several typical “superbugs”. Concepción González-Bello at the University of Santiago de Compostella and coworkers describe an inhibitor containing an ammonium group that binds to DHQ1 without relying on the reactive epoxide functionality of previous such drug candidates (C. González-Bello et al., JACS 137, 9333; 2015 – paper here). It binds to and covalently modifies the enzyme’s active site thanks to hydrogen-bonding to a single water molecule, while a second conserved water molecule participates in the reaction that leads to covalent modification.

Another water-assisted enzymatic mechanism is described by Ana-Nicoleta Bondar of the Free University of Berlin and colleagues. Using MD simulations, they look at the proton-transfer protein PsbO, a subunit of photosystem II, and find low-mobility water molecules close to its surface that form part of a water-carboxylate network that could facilitate proton transport (S. Lorch et al., JPCB 119, 12172; 2015 – paper here). Some of these waters might, they say, also assist the docking of PsbO into the PSII complex.

The water-carboxylate network on the surface of the proton-transfer protein PsbO.

In contrast to the often slow dynamics of “functional water” at protein surfaces, Songi Han at UCSB and colleagues report anomalously fast water diffusion near DNA surfaces (J. M. Franck et al., JACS 137, 12013; 2015 – paper here). They use Oberhauser effect dynamic nuclear polarization (ODNP) to look at water translation dynamics along the backbone, which entails adding spin centres along a DNA backbone to act as “reporters”. Anomalously fast here means bulk-like, in contrast to the retarded diffusion of most of the hydration water, suggesting that the DNA-water interactions are only weak for a significant proportion of the hydration shell. Such water is relatively easily displaced when proteins bind to the DNA. Thus, in comparison to proteins, DNA would be capable of storing less free energy that can be released entropically in binding interactions – and, the authors argue, makes DNA duplexes less specific in their interactions (outside, of course, of the specificity supplied by the sequence itself). So “the high mobility of the solvation water around DNA may have been tailored to its role in biological function.”

I had the pleasure of meeting Xiao Cheng Zeng of the University of Nebraska in Shanghai in November, and hearing about his interesting work on monolayer and bilayer ices. He and coworkers have recently explored the mechanism by which a preference for potassium over sodium ion transport arises in synthetic hydrophobic organic nanopores, namely the stacked macrocycles reported by Zhou et al. in Nat. Commun. 3, 1-8 (2012), and compare them with carbon nanotubes (H. Li et al., PNAS 112, 108512; 2015 – paper here). At face value the preferential K+ transport is surprising, given that K+ has the larger hydration sphere. But the researchers explain this selectivity (which is also seen in some biological ion channels) in terms of the greater robustness and structure of the Na+ hydration shell. Moreover, the roughness of the interior surface of the organic nanopores lowers the diffusivity of both ions – but more so sodium – relative to smooth-sided carbon nanotubes, with the result that the CNTs offer the highest rate of selective K+ transportation.

Jianzhong Wu at the University of California at Riverside use a combination of thermodynamic measurements (Henry’s constants) and MD simulations to examine how the degree of hydrogen bonding among water molecules changes in hydrophobic hydration shells (J. Kim et al., JPCB 119, 12108; 2015 – paper here). They find that the extent of H-bonding is slightly reduced, and that this is a significant factor in the positive hydrophobic hydration heat capacity. Certainly nothing ice- or clathrate-like here.

How do we assess the hydrophobicity of heterogeneous surfaces, composed of a mixture of hydrophobic and hydrophilic patches? Well, it’s complicated. Damián Scherlis at the University of Buenos Aires and colleagues find in simulations with coarse-grained mW water that there is a rather complex variation of water-droplet contact angle on such surfaces with the amount, distribution and arrangement of hydrophilic (hydrogen-bonding) domains on a hydrophobic surface (M. H. Factorovich et al., JACS 137, 10618; 2015 – paper here). In this case, there may be a nonlinear variation of contact angle with composition, the angle being largest for a particular fraction of hydrophobic species (about 0.6 when randomly mixed). In other words, this mixture can have a larger contact angle than the purely hydrophobic surface. What’s more, this variation depends on the size of the domains: the nonlinearity tends to vanish for hydrophilic domains bigger than about 2 nm, when the behaviour returns to being reasonably well described by the Cassie model. The same conclusions are supported by looking at the desorption pressure of water in nanopores of these compositions. This appears to offer considerable scope for tuning the wettability of surfaces.

And I have just discovered that a paper to which I contributed in a very small way, on the notion of chaotropicity as a way of understanding the limiting tolerances of biofuel-producing microorganisms, was published at the end of last year (J. A. Cray et al., Curr. Opin. Biotechnol. 33, 228; 2015 – paper here). My coauthors are to be credited with everything of real substance in this interesting and potentially useful article.


martin chaplin said...

I wonder why the paper by Jianzhong Wu states a lack of clathrate-like water structures in hydrophobic hydration, but use a picture of a pentameric water pentagon in their main illustration. Such a structure is a key feature of clathrates.

Unknown said...

Your blog has good looking. Nice picture. You have to include more information about this topic. Try to write all that information in your own words. You can use some imaginative writing tips in your blog to make more beautiful one. To get that information you can go through thesis writing service .

Robert Clark said...

Useful information like this one must be kept and maintained.

Sound Energy
Sound Healing
Theta brain waves
Structured Water

Unknown said...

Great article! It was a worth the read!

Believe it, Securities Attorney

Unknown said...

When i was in high school i was much like passive listener to what my biology teacher say haha! But this is very well defined. Thanks for the info.

Sitefinity Support

Unknown said...

I learned a lot today! Great article by the way.

Believe it, Church Hill MD Locksmiths

Unknown said...

Because of summer heat, we need the help of Amino Hydrate for us to stay hydrated.

Unknown said...

thank you for this information is very helpful article I My
warmest greetings :D

kangen water indonesia

Unknown said...

thank you for this information is very helpful article I My
warmest greetings :D

bahan baku isi ulang

The Kingmaker said...

Thanks for useful biology Material

maikaljj said...
This comment has been removed by the author.
maikaljj said...

Each time I used to always check blog posts within the first hours in the break of day, because I like to get information increasingly more. Angler

Unknown said...

Hey there, i want to suggest you something special
Hydration Water Bladder with DURABLE and QUALITY Material.
100% Leak Proof Design to make any sportsman Happy

Unknown said...


Sean Parker said...

Didn't knew about that difference of hydration and proteins, thanks for defining it well.
short stay parking luton

Unknown said...

Nice BlogLearn Antigens

reda gamal 01220689236 said...

الحفاظ على المنزل نظيف وانيق شئ اساسى عند كل سيدة منزل تريد الرقى باسرتها والحفاظ عليهم ولكن لا تستطيع اى سيدة توفر الوقت الوجهد لتنظيف المنزل والمفروشات بهذه السهولة لذالك ياتى دور شركة ريحان المملكة افضل شركة تنظيف منازل وشقق وفلل ومجالس وكنب وموكيت وسجاد بافضل معدات التنظيف بالبخار وافضل السوائل المنظفة والمعطرة كما اننا نقوم بابدة جميع انواع الحشرات والقوارض بافضل المبيدات الامن على الاطفال والبيئة وبدون مغاردة المنزل اتصل الان لنصلك فى الحال افضل شركة خدمات منزليه فى مدينة الاحساء . شركة مكافحة حشرات بالاحساء
شركة مكافحة نمل ابيض بالاحساء
شركة تنظيف مجالس بالاحساء
شركة تنظيف شقق بالاحساء
شركة تنظيف فلل بالاحساء
شركة تنظيف منازل بالاحساء
شركة تسليك مجارى بالاحساء

reda gamal 01220689236 said...

ليس من السهل الحصول على شركة متميزة ومتخصصه لعملية التنظيف ومكافحة الحشرات ونقل العفش وغيرها من الخدمات فشركتنا رائده في هذا المجاال وجعل منزلك راقي وجميل حيث يتوفر لدى شركتنا عمال فلبيين وغيرهم متميزون وعلى درجه كبيره من الكفاءه والخبره كما ان شركة ركن الشروق يتوفر لديها افضل المعدات واحداثها التي تجعل الشركة متقدمه عن غيرها وجعل امور المنزل من تنظيف او مكافحة او نقل امر سهل وراقي في العمل عزيزي العميل نتمني منك الاسراع الينا وطلب الخدمة التي تريدها وسوف يصل اليك فريق على درجه كبيره من التميز والخبره والسرعه في العمل اتصل بنا ولا تتردد نصلك اينما كنت شركة تسليك مجاري بابها
شركة مكافحة حشرات بابها
شركة نقل عفش بابها

شركة تنظيف خزانات بابها

Unknown said...

Kindly inform related how the protein-water interactions affect the stability of the water-water HB.
compare Gatwick parking

pakescorts646 said...

You can share your feelings and private matter too as nobody is more professional you are facing. So now just enjoy the time with most engaging personality and follower of emotions. This Punjabi Escorts in Karachi escorts will make sure that you do not feel discomfited and enjoy the full-time. The girls can knob any occasion or condition with ease to make the consumers happy. Realization in touch with the College girls Karachi Escorts service and expenses time with them will be once in a lifetime expertise.

thanida said...

Good post....thanks for sharing.. very useful for me i will bookmark this for my future needs. Thanks. 

ركن كلين said...

شركة تنظيف مكيفات بالرياض
شركة تنظيف فلل بالرياض
شركة تنظيف شقق بالرياض
شركة تنظيف موكيت بالرياض
شركة تنظيف كنب بالرياض
شركة تنظيف مساجد بالرياض
ارخص شركة تنظيف منازل بالرياض
شركة تنظيف ستائربالرياض

محمد على said...

تقدم شركة ركن الذهبيه خدمات شركة تنظيف منازل بالرياض حيث ان الشركة لها باع طويل فى تقديم الحلول فى مجال النظافه وهناك بعض الخدمات منها كما تقدم الشركة كفاه خدمات التنظيف و مكافحة الحشرات عميلانا العزيز تفضل بزياره
شركة تسليك مجارى بالرياض
شركة تسليك مجارى جنوب الرياض
شركة تسليك مجارى شمال الرياض
شركة تسليك مجارى غرب الرياض
شركة تسليك مجارى شرق الرياض
شركة تنظيف خزانات شرق الرياض
شركة تنظيف خزانات شمال الرياض
شركة تنظيف خزانات جنوب الرياض
شركة تنظيف خزانات غرب الرياض

casinoxo said...

เล่นง่ายได้เงินแน่นอน เกมยิงปลาได้เงินที่นี่

mhoodang said...

เล่นเลยฟรีเครดิต สล็อต joker slot online แจกโบนัสมากมาย

محمد غالى said...

دائما ما نبحث عن حلول ل تسرب المياه تقدم لكم أفضل شركات الكشف عن تسربات المياه بجدة

شركة كشف تسربات المياه بجدة

مع وجود الكثير من اضرار تسربات المياه علي المنازل وارتفاع الاموال المدفوعه لشركة الوطنيه للمياه بالمملكه العربيه السعوديه نتيجه ذيادة استهلاك فاتورة المياه بسبب تسريب المياه في احد اركان المنزل مثل خزان المياه او وجود تسرب في مواسير المياه داخل الحوائط ودائما ما ننصحك بالاصلاح و يوجد في شركة كنزى الضمان علي كشف تسربات المياه بجدة وكشف تسربات المياه بمكة المكرمه تعلن الشركة عن خصم خاص لفتره محدوده
اتصل بنا نعمل 24 ساعه 7 ايام ف الاسبوع لخدمة العملاء
والتخلص نهائيا من تسريب المياه بجدة وكشف تسربات المياه بمكه مع الاصلاح والضمان الشامل ضد عيوب صناعة انبوب المياه من شركة الوطنية وحل ارتفاع فاتور المياة والتخلص الدائم والتام من تسربات المياه باحدث الاجهزه الحديثه كثيرا ما يشكو سكان مدينة جدة ومدن المملكة العربيه السعودية من تسربات المياه وخاصة كرسي الحمام الذي يعتبر بدوره الهام والاساسي في الاستخدام اليومي للامور الحياه يوجد من الكثير من شركات كشف تسربات المياه في مدن المملكه ولكن يلجا البعض لعمليات من النصب والتحايل علي العملاء من خلال الاشتغالات في التعامل المادي وتكبير تسريب المياه من حيث تكسير سيراميك الحمامات المنزلية ونحرص في شركة كنزي المتخصصه في الكشف عن تسريب المياه واصلاح الاعطال واماكن التسرب من الحد من تسريب المياه والتوفير في الاموال المدفوعه لشركة المياه ننصح دائما العملاء بضروروة عمل عزل خزانات لمنع حدوث تسريب للمياة في شركة كنزى أفضل شركة كشف تسربات المياه بجدةو كشف تسريب المياه بالرياض والطائف
أفضل شركات الكشف عن تسربات المياه بمكة

كشف تسربات المياه بمكة

Fzseriesproduction said...

Good job sir. Thanks for your guidance. You can buy Submersible pumps from here.

sportbet said...

SBOBET เว็บพนันออนไลน์ ที่ 1 ของไทย ที่เซียนพนันนิยมใช้บริการ สามารถสมัครสมาชิกได้ตลอด 24 ชั่วโมง ฝากขั่นต่ำเพียง 100 บาทเท่านั้น

mai said...

شركه سما الصقر
تعد من افضل شركات ترميم منازل واعمال الدهانات والديكور والمقاولات العامه
فاننا في سما الصقر
نحقق لك المعادلة الصعبة حيث افضل خدمة واعلى جودة بأقل سعر.
نقدم لكم عملئنا الكرام افضل شركات والترميم منازل واعمال الدهانات والديكور والمقاولات العامه وتعد ك افضل شركة ترميم بالرياضفي الشرق الاوسط لاعمال كافه الترميمات العامه
شركة تسليك مجاري بالرياض
ان عملية التسليك تتطلب الجهد الكثير

شركة تركيب جبس بورد بالرياضمع شركة سما الصقر توفر لكل كل وسائل الراحه
وايضا تعمل ك
شركة كشف تسربات المياه بالرياضفي كافه المنازل والفلل والشركات والفنادق كافه
وايضا اسعار في منتهى الراحه كما ايضا تستخدم افضل انواع الالات والمعدات والعمالة المدربة فى اعمال العزل
شركه عزل بالرياض
مع شركةسما الصقر نعم لبيت ومكتب وفيلا وشقه وغيرها نظيف تمام من كافه الترميمات والعزل والتسليك بالرياض شركة سما الصقر افضل شركة على الاطلاق لا تقلق مع شركة سما الصقر دائما فى راحة ان شاء الله خدمه 24 ساعه شركة عزل بالرياض دون توقف
شركة ترميم بالرياض
شركة تسليك مجاري بالرياض
شركة تركيب جبس بورد بالرياض
شركة كشف تسربات المياه بالرياض
شركه عزل بالرياض

Vivaan Yuvaan said...

Thanks for posting the useful information to my vision. This is excellent information.
IV Vitamin C La Quinta CA

Unknown said...

เว็บไซด์เกมออนไลน์มหาสนุก live22 โบนัส100 เล่นง่ายได้จริงไม่มีโกง เกมสล็อตอออนไลน์ เครดิตฟรี

Unknown said...

pgslot โบนัส100 เล่นง่ายได้จริงไม่มีโกง เกมสล็อตอออนไลน์ เครดิตฟรี เว็บไซด์เกมออนไลน์มหาสนุก

Alandre said...

I'm someone who has lived a life seemingly in the background, I must say this final indignity I have suffered almost too much to endure. You see, I have been sickly and weak since the day I was born and doomed to go through all my life a weakling. I seemed to have always suffered from one illness or another and could never play with the other children as I so desperately wanted to. Mother always made such a big fuss over me, also, making the situation worse as the other boys teased me mercilessly after they saw it. I was browsing  the internet searching on how i could be transformed into a powerful when i came across the email of a man named Lord Mark. who was a VAMPIRE so I told him that I has always dreamed of becoming a  VAMPIRES, All i did was just to follow the procedure that i was been told, and i bet you that procedure I took change my entire life to something i ever desire, freedom, sickness free, pains free, fame, influence, connections and even more that i can. Thanks to Lord Mark. Do you want a life full of interesting things? Do you want to have power and influence over others? To be charming and desirable? To have wealth, health, and longevity? contact the vampires creed today via email: Vampirelord7878@gmail.com

Alsharqclean said...

تعتبر شركة التنظيف بالجبيل من أشهر الشركات التي تقدم خدمة التنظيف العالمية للعملاء وذلك من خلال فريق من العاملين الفلبينيين المتخصصين في عملية التنظيف الكامل للأسطح والأرضيات ، بحيث يتم إزالة الأوساخ والأتربة وبقايا الدهانات تتواجد على الأسطح بالإضافة إلى أنها تقدم خدمة تنظيف السجاد والبسط والمفروشات والستائر بأدوات حديثة وخطوات بسيطة تعمل على منع تراكم الأوساخ والأتربة عليها ، وذلك من أجل الحصول على نظافة بيت مميز ومتألق ، ويجوز استقبال الضيوف في أي وقت حيث أن عملية التنظيف لا تستغرق وقتا طويلا في التنفيذ ، ولهذا يمكن اعتبار الشركة من أفضل الشركات المتخصصة في تقديم جميع الخدمات للعملاء لذلك أن يحصلوا على أفضل جودة وخدمة في أسرع وقت.
مميزات شركة تنظيف بالجبيل
تميزت الشركة عن غيرها من الشركات في تقديم خدمة فريدة من نوعها ، حيث تستخدم جميع أنواع التنظيف التي تزيل أصعب البقع على السجاد والمفروشات باستخدام المنظفات العالمية القوية.
شركة تنظيف بالجبيل
شركة تنظيف بالدمام
شركة تنظيف بالقطيف
السفير المثالي
شركة تركيب طارد الحمام بالجبيل
شركة مكافحة حشرات بالجبيل
شركة تسليك مجاري بالجبيل
شركة تسليك مجاري بالقطيف

ahmed deraz said...

خدمات عجمان – مزايا اكسبريس
تركيب رخام في عجمان
شركات صيانة عامة في عجمان

max said...

You can also get water from beverages like fruit crush , alcohol, tea and occasional . Alcohol, tea and occasional are said to be diuretics, but this only occurs when drank in large quantities. 3 cups of coffee per day are going to be adding to your intake, not removing .
how many water bottles is a gallon

baotran said...
This comment has been removed by the author.
baotran said...

mam xe chinh hang

TinNguyen2107 said...

provide customers with reliable services
gui hang di nuoc ngoai

شركة سيوكلر لتنسيق الحدائق said...

شركة تنسيق حدائق بجدة
شركة تنسيق حدائق بالرياض
شركة تنسيق حدائق بابها
شركة تركيب عشب بالدمام

ABSHER said...

شركة تنظيف منازل بجازان
شركة نقل عفش بجازان
شركة كشف تسربات المياه بجازان

RoseSlot2020 said...

pgslot เครดิตฟรี เกมสล็อตอออนไลน์ เล่นง่ายได้จริงไม่มีโกง

mai said...

تهتم شركةتخزين الاثاث بالاعتماد على
افضل شركه نقل اثاث بالرياضخامات التغليف التي تساعد على منع تكون الأتربة على قطع الأثاث والعفش، لذلك فإننا نستخدم بعض الورق المقوى الذي يتم إحاطة جميع قطع الأثاث الخشبي به، كذلك نستخدم مجموعة من الصناديق المصنوعة من الكرتون حتى توضع فيها جميع التحف والنجف والقطع القابلة للكسر والديكورات وغيرها من القطع ذات الحجم المتوسط التي يتطلب حفظها معا للحفاظ عليها،
تخزين اثاث بالرياض
شركه تخزين عفش بالرياض 0533356456

شركة تخزين عفش
افضل شركة تخزين اثاث بالرياض

اسعار شركات نقل العفش بالرياض
ارخص شركة نقل عفش بالرياض

افضل شركات نقل عفش بالرياض

شركة نقل اثاث بالرياض رخيصه

SMM Buz said...

It is my first visit to your blog, and I am very impressed with the articles that you serve. Give adequate knowledge for me. Thank you for sharing useful material. I will be back for the more great post. https://smmbuz.com/buy-youtube-views/

SMM Buz said...

It is my first visit to your blog, and I am very impressed with the articles that you serve. Give adequate knowledge for me. Thank you for sharing useful material. I will be back for the more great post. Buy Views on YouTube cheap

aaadaa said...

Great post!
Best Fun Service