19.06.2024
Wechselwirkung von Magnesium mit ATP in Wasser
Eine kürzlich im Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Studie bietet eine detaillierte Analyse darüber, wie ATP (Adenosintriphosphat) in wässrigen Lösungen mit Magnesiumionen interagiert.
Durchgeführt von Forschenden der Abteilung Molekülphysik am Fritz-Haber-Institut in Zusammenarbeit mit der Universität für Chemie und Technologie Prag, der University of California, Berkeley, und der University of Southern California, stellt der Artikel mit dem Titel "How Does Mg2+(aq) Interact with ATP(aq)? Biomolecular Structure through the Lens of Liquid-Jet Photoemission Spectroscopy" die Flüssigstrahl-Photoemissionsspektroskopie (LJ-PES) als Methode zur Untersuchung der elektronischen Struktur dieses Biomoleküls in einer komplexen wässrigen Lösungsumgebung vor.
ATP spielt eine Schlüsselrolle in der Bioenergetik und ermöglicht den Energietransfer innerhalb von Zellen. Die Wechselwirkung zwischen ATP und Magnesiumionen ist entscheidend für die Stabilität und Funktion von ATP. Diese Studie zielt darauf ab, ein klareres Verständnis dieser Wechselwirkungen zu bieten, indem LJ-PES verwendet wird, um die elektronische Struktur von ATP in seiner wässrigen Umgebung und seinen Komplexen mit Magnesiumionen direkt zu beobachten.
Die Forschung hebt die Anwendung von LJ-PES hervor, um detaillierte Position-spezifische Informationen über die Wechselwirkung zwischen ATP und Magnesiumionen zu erhalten. Durch die Analyse der Photoelektronenspektren offenbart die Studie quantitativ die Interaktion der Magnesiumionen mit den verschiedenen Phosphatgruppen und schlägt darüber hinaus eine Interaktion mit dem Adenin vor. Einer der Schlüsselbeiträge der Studie ist die Demonstration der Spektroskopie via Intermolekularem Coulomb-Zerfall (ICD) als wertvolle Technik zur Untersuchung der Solvathülle des Magnesiumions in seinen verschiedenen lokalen Umgebungen.
Die Ergebnisse liefern einen detaillierten Einblick in die elektronische Struktur von ATP und seinen Magnesiumkomplexen und tragen dazu bei, unser Wissen über die molekularen Mechanismen, die den Phosphorylierungs- und Dephosphorylierungsreaktionen zugrunde liegen, voranzutreiben. Diese Reaktionen sind zentral für die Energieübertragungsprozesse, die biologische Aktivitäten antreiben.
Diese Erkenntnisse eröffnen vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten in der Entwicklung neuer Medikamente, der Verbesserung von Bioenergetik-Modellen, der synthetischen Biologie, diagnostischen Verfahren sowie in der Forschung zu Mineralstoffwechselstörungen, was ihre Bedeutung für ein breites Spektrum wissenschaftlicher und medizinischer Disziplinen unterstreicht.
Quelle: Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft