(PhysOrg.com) -- UCLA-fysiker har gjort nanomekaniska mätningar av oöverträffad upplösning på proteinmolekyler.

De nya måtten, av UCLA fysikprofessor Giovanni Zocchi och tidigare UCLA fysikstudent Yong Wang, har ungefär 100 gånger högre upplösning än tidigare mekaniska mätningar, en nanoteknisk bedrift som avslöjar en isolerad proteinmolekyl, förvånande, är varken fast eller vätska.

"Proteiner är livets molekylära maskiner, molekylerna vi är gjorda av, " Sa Zocchi. "Vi har funnit att de ibland beter sig som en fast substans och ibland som en vätska.

"Fastämnen har en form medan vätskor flyter — för enkla material vid låga spänningar. för komplexa material, eller stora påfrestningar, beteendet kan vara mittemellan. Utsatt för mekaniska krafter, ett material kan vara elastiskt och lagra mekanisk energi (enkel fast substans), trögflytande och avleda mekanisk energi (enkel vätska), eller viskoelastisk och både lagrar och avleder mekanisk energi (komplex fast, komplex vätska). Det viskoelastiska beteendet som är karakteristiskt för mer komplex materia hade inte setts tydligt tidigare på isolerade proteiner eftersom mekaniska mätningar tenderar att förstöra proteinerna."

Zocchi och Wangs nya nanoteknologiska metod gjorde det möjligt för dem att applicera påfrestningar och undersöka proteinets mekanik utan att förstöra det. Wang, nu postdoktor i fysik vid University of Illinois i Urbana-Champaign, och Zocchi upptäckte en "övergång till en viskoelastisk regim i det mekaniska svaret" av proteinet.

"Under övergången, proteinet svarar elastiskt, som en fjäder, " sa Zocchi. "Ovanför övergången, proteinet flyter som en trögflytande vätska. Dock, övergången är reversibel om spänningen tas bort. Funktionella konformationsförändringar av enzymer (förändringar i formen på molekylen) måste vanligtvis fungera över denna övergång."

Mätningarna utfördes på enzymet guanylatkinas, eller GK, en medlem av en essentiell klass av enzymer som kallas kinaser. Specifikt, GK överför en fosfatgrupp från ATP (cellens universella "bränsle") till GMP, producerar BNP, en viktig metabolisk komponent, sa Zocchi.

Studien om karaktäriseringen av den "viskoelastiska övergången" rapporteras denna månad i onlinetidskriften PLoS ONE, en publikation av Public Library of Science. Forskningen finansierades federalt av National Science Foundations avdelning för materialforskning och av ett anslag från University of California Lab Research Program.

Zocchi och Wang publicerade relaterade resultat tidigare i år i tidskriften Europhysics Letters, en publikation av European Physical Society, och tidskriften Physical Review Letters.

I tidigare forskning, Zocchi och kollegor rapporterade ett betydande steg i att kontrollera kemiska reaktioner mekaniskt förra året, tog ett betydande steg mot en ny metod för proteinteknik 2006, skapade en mekanism på nanoskala för att externt kontrollera funktionen och verkan av ett protein 2005, och skapade en första i sitt slag nanoskala sensor med en enda molekyl mindre än 20 nanometer lång 2003.