Після майже століття наукових досліджень вчені нарешті охарактеризували ключовий компонент у речовині під назвою меланін, відповідальний за надання кольору незліченній кількості живих організмів.
Вчений працює в лабораторії – ілюстративне фото. Кредит зображення: Едвард Дженнер через Pexels, безкоштовна ліцензія
У дослідженні, опублікованому онлайн в журн Хімія природи, міжнародна група дослідників виділила ключову молекулу, яка бере участь у синтез меланіну, речовина в організмі людини, яка викликає пігментацію волосся та шкіри та захищає клітини від пошкодження ультрафіолетовим випромінюванням сонця.
Молекула, яку вони вивчали, має багато фізичних властивостей еумеланіну, типу меланіну, який зазвичай виробляє лише чорні та коричневі пігменти.
Незважаючи на те, що дослідники знають про меланін, його хімічна структура залишається невідомою Берн Колер, видатний вчений і професор Огайо хімії та біохімії в Університеті штату Огайо, один із трьох старших авторів.
«Меланін такий же простий, як ніс на нашому обличчі, і ми досі точно не знаємо, з чого він зроблений і як він працює», — сказав Колер. «Вважається, що це матеріал, що складається з великої кількості взаємодіючих компонентів, і тому ми з моїми співробітниками намагаємося з’ясувати, які хімічні одиниці меланіну лежать в основі і які взаємодії зумовлюють його властивості?»
У лабораторії меланін можна виробити природним шляхом лише з кількох простих хімічних речовин, які поєднуються або реагують, утворюючи пігментований матеріал. Завдяки зусиллям Жана-Філіпа Ламба з Університету Макгілла та Луїса Бланкафорта з Університету Жирони команда змогла успішно синтезувати та проаналізувати один із його інгредієнтів розміром із молекулу. Вони виявили, що він має багато тих самих властивостей, що й кінцевий продукт меланін, навіть без подальшої трансформації.
«Меланін схожий на складну страву, яку ви готуєте лише з кількох інгредієнтів», — сказав Колер. «З огляду на те, що гранули меланіну в шкірі містять мільярди атомів, було дивно побачити меланіноподібні властивості в молекулі, яка містить лише кілька десятків атомів».
Як спектроскопіст або вчений, який досліджує взаємодію між матерією та світлом, Колер сказав, що найбільше він вважає яскраво-зеленим кольором меланіноподібної молекули, яка здатна поглинати темно-червоне світло.
«Для маленької молекули це дуже важко зробити», — сказав Колер. «Це одна з найменших відомих органічних молекул, яка може поглинати довгі хвилі аж до інфрачервоного діапазону».
Його незвичайні оптичні та магнітні властивості роблять молекулу, що імітує меланін, привабливою перспективою для просування досліджень біоелектроніки, галузі, яка спрямована на з’єднання електроніки та живих біологічних матеріалів для створення нових технологій або терапії для лікування, сказав Колер.
Результати дослідження також показують, що використання сили меланіну може бути використано для зміни того, як люди збирають енергію з навколишнього середовища.
«Як і перетворення сонячної енергії, частиною нашої стратегії щодо альтернативної енергії є поглинання фотонів світла з усього сонячного спектру», — сказав Колер. «Це те, що робить еумеланін, досить природно».
Майбутні дослідження будуть спрямовані на вивчення меланіноподібних властивостей подібних типів молекул. Такі кроки могли б запропонувати більший доступ до альтернативних синтетичних біоматеріалів, але в короткостроковій перспективі, як вважає Колер, робота команди з виявлення меланіноподібної молекули надихне інші лабораторії уважніше вивчити, як властивості меланіну можуть виникати з інших несподівано малих молекулярних одиниць.
«Наша команда в захваті від того, що подальший прогрес у розумінні структури меланіну може бути успішним шляхом вивчення адаптованих малих молекул, подібних до тієї, про яку ми пишемо в цій статті», — сказав він. «Хімія все ще надзвичайно складна, але інтерес до малих молекул як моделей меланіну має зростати, а також перспективи створення нових матеріалів, натхненних меланіном».
джерело: Університет штату Огайо
