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Wenn Wasser in winzigen Mengen – noch viel weniger als in diesem Tropfen – vorliegt, entwickelt es besondere Eigenschaften. © RUB, Marquard

How water helps the substrate into the enzyme

PNAS: An international research team has investigated water molecules in a tiny cage – and discovered previously unknown properties.

Researchers from Bochum and Berkeley have investigated why water can increase the catalytic activity of some molecules. Using terahertz spectroscopy and complex computer simulations, they showed that water encapsulated in a tiny cage has special properties – that are structurally and dynamically distinct from any known phase of water. The water forms a droplet inside the cage that facilitates the encapsulation of a host molecule, i.e. to access the catalytic centre. The research team describes the thermodynamic properties of this special form of water, which have never been observed before, in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) published online on 14 December 2020.

The team led by Professor Martina Havenith, Head of the Chair of Physical Chemistry II at RUB and Speaker of the Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation, RESOLV for short, cooperated during the work with Professor Teresa Head-Gordon, Professor Ken Raymond and Professor Dean Toste from the University of California in Berkeley.

ADDITIONAL INFORMATION

Press Release

Original Publication: Federico Sebastiani, Trandon A. Bender, Simone Pezzotti, Wan-Lu Li, Gerhard Schwaab, Robert G. Bergman, Kenneth N. Raymond, F. Dean Toste, Teresa Head-Gordon, Martina Havenith: An isolated water droplet in the aqueous solution of a supramolecular tetrahedral cage, in: PNAS, 2020, DOI: 10.1073/pnas.2012545117

 

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Wie Wasser dem Substrat ins Enzym hilft

PNAS: Ein internationales Forschungsteam hat Wassermoleküle in einen winzigen Käfig eingesperrt – und dabei bislang unbekannte Eigenschaften entdeckt.

Warum Wasser die katalytische Aktivität einiger Moleküle erhöhen kann, haben Forscherinnen und Forscher aus Bochum und Berkeley untersucht. Mithilfe der Terahertz-Spektroskopie und komplexen Computersimulationen zeigten sie, dass Wasser besondere Eigenschaften entfaltet, wenn es in einen winzigen Raum eingesperrt ist – so wie er zum Beispiel in manchen Enzymen vorliegt. Das Wasser bildet ein Tröpfchen, das aus dem Käfig ausbrechen will, und erleichtert es so anderen Molekülen, seinen Platz einzunehmen, also zum katalytischen Zentrum zu gelangen. Das Forschungsteam beschreibt die noch nie zuvor beobachteten thermodynamischen Eigenschaften von Wasser in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, kurz PNAS, online veröffentlicht am 14. Dezember 2020.

Für die Arbeit kooperierte das Team um Prof. Dr. Martina Havenith, Leiterin des Lehrstuhls für Physikalische Chemie II an der RUB und Sprecherin des Exzellenzclusters Ruhr Explores Solvation, kurz RESOLV, mit Prof. Dr. Teresa Head-Gordon, Prof. Dr. Ken Raymond und Prof. Dr. Dean Toste von der University of California in Berkeley.

 

ZUSÄTZLICHE INFORMATIONEN

Ausführliche Pressemitteilung

Originalveröffentlichung: Federico Sebastiani, Trandon A. Bender, Simone Pezzotti, Wan-Lu Li, Gerhard Schwaab, Robert G. Bergman, Kenneth N. Raymond, F. Dean Toste, Teresa Head-Gordon, Martina Havenith: An isolated water droplet in the aqueous solution of a supramolecular tetrahedral cage, in: PNAS, 2020, DOI: 10.1073/pnas.2012545117

Leading actor: the solvent

Solvation Science and RESOLV featured in magazine Chemie in unsere Zeit

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