В МФТИ раскрыли необычайно сложное поведение молекул сахара в жидкой среде
МОСКВА, 11 сентября. /ТАСС/. Российские ученые впервые проследили при помощи методов молекулярного моделирования то, как ведут себя молекулы сахарозы, обычного столового сахара, при попадании в водную среду и как меняется форма их молекул с течением времени. Результаты этих расчетов указали на неожиданно сложное поведение молекул сахара в жидкой среде, что поможет в разработке новых лекарств и изучении метаболизма сахаров в организме, сообщила пресс-служба МФТИ.
"Большинство предшествующих исследований было сосредоточено на разбавленных растворах и коротких траекториях, что ограничивало понимание конформационной динамики (перемен в трехмерной форме молекул - прим. ТАСС). Мы же изучили конформационную динамику сахарозы в водном растворе на масштабах микросекунд при помощи методов молекулярного моделирования", - пояснил младший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ Владимир Дещеня, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как объясняют исследователи, сахароза представляет собой один из самых простых олигосахаридов - молекул, состоящих из двух или более углеводных колец. При попадании в водную среду она может принимать несколько пространственных конфигураций, свойства которых и взаимодействия которых с разными биомолекулами могут сильно отличаться друг от друга.
Для изучения этих конфигураций российские исследователи провели расчеты с рекордно высоким уровнем точности и длительности моделирования, что позволило им раскрыть необычно сложную динамику поведения молекул растворенного сахара. В частности, физики обнаружили, что молекулы сахарозы существуют в растворах в трех разных конфигурациях, самая стабильная из которых похожа на ту, в которой сахароза "упакована" внутри твердых кристаллов сахара.
Также ученые показали, что геометрия молекул сахарозы не зависит от ее концентрации в воде, но при этом время существования каждой из трех стабильных конфигураций ее молекул повышается в более концентрированных растворах. В дополнение к этому, при проведении этих расчетов исследователи сравнили точность работы нескольких компьютерных моделей, используемых для расчетов взаимодействий между атомами в молекулах, что позволило им подобрать наиболее оптимальный и точный вариант расчета поведения молекул сахара в воде.
"В будущем наша работа открывает возможности для моделирования более сложных углеводных систем, включая полисахариды, и их взаимодействие с белками. Конечно, подобные расчеты требуют значительных вычислительных ресурсов и передовых компетенций", - подытожил исполнительный директор Центра вычислительной физики МФТИ Николай Кондратюк, чьи слова приводит пресс-служба вуза.