Student World

***tisková zpráva společnosti IBM

V průkopnickém výzkumném projektu vědci IBM a Univerzity v Aberdeenu spolupracovali poprvé na zobrazení struktury mořské sloučeniny z nejhlubšího místa na Zemi pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM). Výsledky projektu otevírají nové možnosti v oblasti biologického výzkumu, které by mohly vést v budoucnu k rychlejšímu vývoji nových léků.

Vědci z univerzitního Centra podmořského biovýzkumu (Marine Biodiscovery Centre) při Univerzitě v Aberdeenu začali loni pracovat na výzkumu druhu bakterie ze vzorku bahna* odebraného z Mariánského příkopu – nejhlubšího místa na Zemi, 10 916 m pod hladinou Tichého oceánu. Tato tlakuodolná bakterie Dermacoccus abyssi totiž vytváří chemickou sloučeninu, kterou se jim nejprve nedařilo rozpoznat.

Pomocí takzvané bezkontaktní mikroskopie atomárních sil (AFM) se vědcům z IBM Research podařilo během týdne zobrazit jednotlivé molekuly s atomárním rozlišením. Tyto snímky spolu s výpočty vycházejícími z teorie funkcionálu hustoty potvrdily identifikaci molekuly cephalandole A, která je ve skutečnosti známá a původně byla izolována z tchajwanských orchidejí.

Experiment byl prvním úspěšným použitím AFM při určování dříve neznámé molekulární struktury.

Vědci z Centra podmořského biovýzkumu při Univerzitě v Aberdeenu se zaměřují zejména na využití potenciálu mořských organismů jako zdroje pro odhalování chemických sloučenin, které by mohly být použity k vývoji nových léčebných postupů u rakoviny, zánětů, infekcí a parazitárních onemocnění.

Nová bioléčiva z hlubin

Struktura organických molekul se obvykle určuje spektroskopickými metodami, jako je hmotnostní spektrometrie, která určí chemický vzorec, a spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR), což je molekulární „příbuzný“ zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Každý atom uhlíku a vodíku v molekule má v NMR spektru svou definovanou frekvenci. Pomocí sofistikovaných variant této techniky lze určit, jak jsou atomy vodíku a uhlíku propojeny, a následně zmapovat strukturu molekuly. Nicméně když je v molekule málo atomů vodíku, jako tomu bylo v tomto případě, NMR technikami se nedá dojít k jednoznačnému řešení a jsou zapotřebí jiné metody.

Zobrazení „anatomie“ molekuly

AFM pomocí ostrého kovového hrotu na pružném rameni měří nepatrné síly mezi hrotem a vzorkem, například molekulou. Tímto měřením vytváří obraz. Pro zobrazení chemické struktury molekuly metodou AFM je nutné pracovat velice blízko u molekuly – vzdálenost, kde se chemické interakce výrazně projevují na zaznamenávaných silách, je menší než jeden nanometr. K dosažení tohoto cíle vědci IBM zvýšili citlivost hrotu navázáním molekuly oxidu uhelnatého (CO). V případě, že se hrot s molekulou CO dostane dostatečně blízko ke zkoumané látce, je schopný vnímat i velmi malé odpudivé síly. Díky tomu může tento speciální hrot rozlišit jednotlivé atomy ve zkoumané molekule látky, a tak odhalit její chemickou strukturu na úrovni atomu.

* Původní vzorky poskytl prof. Koki Horikoshi z ústavu JAMSTEC v Japonsku, který je získal pomocí hloubkové ponorky Kaiko.

autor