Det är svårt att tänka på en fisk med ett högre generellt värde än den randiga basen – eller stenfisk, som det är känt i Chesapeake Bay-regionen.

Morone saxatilis är uppskattad av sportfiskare som fiskar i sötvatten såväl som saltvatten. Det är en värdefull kommersiell art, och tjänar därför en topplista i skaldjurssektionen i många restaurangmenyer och fiskhandlare.

Ett team av forskare vid William &Mary under ledning av Myriam Cotten undersöker ännu en dygd med den randiga basen:fisken innehåller biomolekyler som har visat lovande för terapeutisk användning inom humanmedicin.

Cotten, en docent vid universitetets institution för tillämpad vetenskap, är medförfattare till en nyligen publicerad tidning, "Koppar reglerar interaktionerna mellan antimikrobiella piscidinpeptider från fiskmastceller med formylpeptidreceptorer och heparin, "i Journal of Biological Chemistry .

Hon förklarade att peptiderna som studeras i tidningen är varianter av de molekylära vapen som används av ett djurs immunsystem, och produceras av mastceller - specialiserade vita blodkroppar. I detta fall, djuret i fråga är en fisk, och så är de "piscidin"-peptider.

Tidningen noterar att fisk är föremål för en störtflod av patogener - bakteriella, viral, parasitisk och svamp. Fisk, självklart, simma och andas in det som ibland kan vara en soppa av patogener. Cirka 65 procent av infektionerna börjar i biofilmer och för att hålla sig friska, fiskar har utvecklat kraftfulla immunsystem för att bekämpa infektioner.

Cotten säger att hon ofta arbetar med andra forskare, särskilt när det gäller in vivo-undersökningar:"Jag gör den grundläggande forskningen - jag älskar det! Men jag gör inte in vivo, " förklarade hon. "Det är därför det här är ett samarbete."

Till exempel, hon sa att 2015, efter att ha studerat dem i ett decennium, hon fann att hennes peptider kunde binda koppar. Det var en viktig upptäckt.

"Kopparjoner bildar radikaler, och radikaler kan attackera närliggande biologiska molekyler, fastnar och skadar vissa kemiska bindningar, Cotten förklarade.

Hon samarbetade med Hao Hong vid University of Michigan, som testade hennes kopparladdade peptider in vivo applicerade på en cancertumör på en mus. Resultaten, medan det är preliminärt, är lovande, Cotten tillade.

De kopparladdade radikalerna kan bli ett viktigt nytt vapen i krigen mot tumörer och infektioner, och de mekanismer som beskrivs i J. Biol. Chem papper är de nödvändiga nästa stegen på vägen till kliniska prövningar. Tidningen beskriver peptiderna som schweiziska arméknivar som inte bara direkt attackerar bakterier utan också aktiverar värdorganismens immunceller för att hjälpa till att bekämpa infektioner.

När hon arbetar för att bättre förstå den biokemiska mekanismen för piscidiner och andra biomolekyler som en dag skulle kunna användas för att bekämpa infektioner hos människor, Cotten beskriver sig själv som en biofysisk kemist.

"Det betyder att jag studerar biologiska system med fysiska verktyg, " förklarade hon. Kristallografi är ett av de viktigaste fysiska verktygen för kemister, men Cotten studerar biologiska membran och noterar, "Allt som har med ett membran att göra, som binder ett membran, som riktar sig mot ett membran, är mycket svårt att studera med kristallografi när det är bundet till det membranet."

Därför, Cottens eget go-to-verktyg är kärnmagnetisk resonans, eller NMR. Hon fortsätter sin undersökning i NMR-labbet i Small Hall på William &Mary campus, arbetar med en grupp som inkluderar forskaren Dr. Alex Greenwood, en NMR-specialist, och stöds av finansiering från National Science Foundation.

"NMR råkar vara en av de bästa teknikerna för att förhöra prover som inte kristalliserar, ", sa Cotten. "När du tittar på en antimikrobiell substans som med stor sannolikhet angriper membran eller kanske har inre mål, som DNA, Det finns egentligen ingen metod på atomnivå förutom NMR som kan studera icke-kristallina prover."

Kärnmagnetisk resonans är en känslig och krävande teknik – eller snarare en uppsättning tekniker. Långt innan hon kom till William &Mary, Cotten var bekant med NMR-arbetet som pågick här, särskilt Robert Volds verk, en tidigare ledamot av fakulteten vid institutionerna för fysik och tillämpad vetenskap.

"När jag var doktorand, Jag var förundrad över professor Volds arbete, ", sade Cotten. "Jag har fortfarande högar av hans papper som jag tryckte för 20 år sedan. Och jag träffade honom aldrig förrän jag fick jobbet här."

Cotten började arbeta i det stora magnetlabbet i Small Hall, med 17,6-tesla, 750 megahertz magnet som Vold använde. Men hon kunde inte bara gå fram och stoppa in sina prover i magneten. Vold, tillsammans med Gina Hoatson och ett antal andra användare av den stora magneten, hade använt det för att studera icke-biologiska prover. Cottens arbete innebär undersökning av biologiska membran.

"När jag kom hit, instrumentet var inställt för material. Jag var tvungen att köpa nya sonder för att göra NMR här, " hon förklarade.

NMR-användare gillar att jämföra magneten med en borr och sonderna med borrkronor:En borr kan använda valfritt antal bitar, beroende på materialen. Den typ av "bitar" Cotten behöver för att studera membran kallas statiska prober. En av hennes medarbetare, Peter Gor'kov från National High Magnetic Field Lab i Florida State, byggde de nya sonderna åt henne.

Proverna är orienterade på glasplattor och sedan går de in i halsen på magneten, spolen. Magneten zapar provet med ett magnetfält. Atomkärnorna i provet har sin egen elektroniska miljö och resonerar vid unika frekvenser inom magnetfältet.

Sonden sitter inuti magneten, cirka två fot, använda radiovågor för att fånga upp överföringen i energinivå i en signal som, när den väl är avkodad, kan ge en hel del detaljer om provets molekylära struktur.

Cotten säger att hon är "djupt passionerad" när det gäller att använda NMR eftersom det möjliggör studier av molekylers rörelse, inte bara deras struktur. Och molekylär rörelse är ganska viktig för hennes förståelse av fenomen förknippade med membran.

"Molekyler fungerar inte genom att frysas i rymden. Molekyler rör sig, " förklarade hon. "Om du har en substans som är antimikrobiell, den måste flytta till en plats där den attackerar en cell. När den är där, den måste ändra strukturen för vad den är bunden till för att skada den platsen. Det är väldigt dynamiskt."

Cotten och hennes team arbetar med att installera de nya biomolekylvänliga sonderna i NMR-labbet för att fortsätta studera fiskpeptiderna, som visar löfte för ett ständigt bredare utbud av kliniska tillämpningar.