Исследователи совершили прорыв в изучении гемоглобина — белка, отвечающего за перенос кислорода по телу. Полученные данные опровергают десятилетия научных представлений и открывают новые горизонты в понимании фундаментальных биологических процессов.
Учёные обнаружили, что угарный газ (CO) отделяется от гемоглобина как минимум в два этапа, опровергая давнее убеждение, что этот процесс происходит одномоментно.
Исследование, [опубликованное](https://www.nature.com/articles/s41467-025-63092-z) в [Nature Communications], представляет собой первое прямое экспериментальное доказательство существования нескольких путей отделения CO от гемоглобина.
Открытие особенно значимо, поскольку гемоглобин — один из важнейших белков в природе и ключевой компонент крови.
Гемоглобин отвечает за доставку кислорода по телу, но именно к нему CO присоединяется при [отравлении угарным газом](https://phys.org/tags/carbon%20monoxide%20poisoning/). Это делает CO опасным, поскольку он препятствует транспортировке кислорода.
Прорыв стал возможен благодаря передовым спектроскопическим методам, доступным в Центральной лазерной установке, управляемой Советом по научным и техническим средствам (STFC).
Исследователи изучили процесс фотодиссоциации, при котором происходит разрыв связи CO с гемоглобином, используя [лазерные импульсы](https://phys.org/tags/laser%20pulses/) для отделения [угарного газа](https://phys.org/tags/carbon%20monoxide/) и изучения происходящих процессов.
Команда выявила ранее неизвестный более медленный этап разделения, который происходит примерно через 15 пикосекунд после хорошо документированного сверхбыстрого разделения, происходящего менее чем за 50 фемтосекунд.
Для сравнения: в одной секунде больше фемтосекунд, чем секунд в 32 миллионах лет. Пикосекунда всё ещё невообразимо быстра для человека, но она в 1000 раз медленнее фемтосекунды.
Вместо того чтобы угарный газ просто удалялся сразу, исследователи обнаружили два отдельных события, включая дополнительный путь разрыва связи между атомом железа гемоглобина и небольшой молекулой, которую он переносит.
Это открытие разрешает продолжающиеся научные дебаты о механизме фотодиссоциации CO из гем-железа. Оно также предлагает новое понимание динамики белков, что является решающим фактором в понимании того, как белки функционируют в живых системах.
Такое разрушение и образование связей лежит в основе дыхания и служит ключевым триггером важных реакций в биологии, включая конформационные изменения белков, клеточную сигнализацию и перенос электронов.
Доктор Игорь Сазанович объясняет значимость: «Это открытие продвигает наше понимание ключевого фундаментального процесса в химии и биологии — разрушения и образования связей между лигандами и белками».
«Эта работа поможет другим исследователям лучше понять, как [биологические процессы](https://phys.org/tags/biological%20processes/) и белки работают, чтобы они могли разрабатывать новые лекарства и находить новые способы лечения заболеваний».
Хотя гемоглобин был предметом научного любопытства в течение многих лет, ранее не было возможности наблюдать эти детали. Для этого требуется уникальный лазерный инструмент, способный измерять инфракрасное излучение с превосходной чувствительностью и временным разрешением.
Исследование было проведено учёными из Центральной лазерной установки, управляемой STFC, Института физики и Института биоорганической химии в Минске и Университета Шеффилда. Оно демонстрирует уникальные экспериментальные возможности и опыт, предоставляемые Центральной лазерной установкой научному сообществу в Великобритании и во всём мире для содействия исследованиям и инновациям мирового уровня.
Работа предоставляет исследователям более глубокие знания о том, как функционируют биологические процессы и белки. Это улучшенное понимание может помочь учёным принимать более обоснованные решения при разработке новых методов лечения или поиске новых подходов к борьбе с заболеваниями. Однако это исследование представляет фундаментальную науку, а не прямое медицинское применение.
Предоставлено
[Medical Research Council](https://phys.org/partners/medical-research-council/)