Studien, publicerad i tidskriften Nature Communications, fokuserade på elektronöverföringsegenskaperna hos en specifik typ av proteinnanokristall känd som cytokrom c-oxidas. Detta proteinkomplex spelar en avgörande roll i cellulär andning, den process genom vilken celler genererar energi.
Enligt den rådande teorin rör sig elektroner i proteinnanokristaller genom en process som kallas hoppning. I hoppning hoppar elektroner från en proteinmolekyl till en annan och passerar genom proteinmatrisen som omger dem. Denna rörelse underlättas av det specifika arrangemanget av aminosyror i proteinstrukturen, vilket skapar energitillstånd som möjliggör effektiv elektronöverföring.
Den nya studien indikerar dock att hoppning kanske inte är den enda mekanismen för elektronöverföring i proteinnanokristaller. Genom att använda avancerade spektroskopitekniker observerade forskarna att elektroner i cytokrom c-oxidas rör sig på ett mer kontinuerligt sätt snarare än diskreta humle. Denna kontinuerliga rörelse tyder på att elektronerna kan delokaliseras, vilket innebär att de inte förblir begränsade till en enda molekyl utan sprids ut över en större del av proteinet.
Denna upptäckt utmanar den befintliga förståelsen av elektronöverföring inom proteinnanokristaller och väcker frågor om hoppmekanismens universalitet. Forskarna föreslår att den kontinuerliga rörelsen av elektroner i cytokrom c-oxidas skulle kunna underlättas av proteinkomplexets unika strukturella egenskaper, såsom närvaron av metalljoner och kofaktorer som förbättrar elektroniska interaktioner.
Resultaten av studien har betydande implikationer för att förstå hur proteiner fungerar på molekylär nivå och skulle kunna informera designen av bioinspirerade material för elektroniska applikationer. Ytterligare forskning behövs för att klargöra mekanismerna för elektronöverföring i olika proteinnanokristaller och bestämma de faktorer som styr deras beteende.
