Short- and long-range crowding effects on water’s hydrogen bond networks
Short- and long-range crowding effects on water’s hydrogen bond networks
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对水氢键网络的短期和长期拥挤效应
DOI：
10.1016/j.xcrp.2021.100419
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发表时间：
2021
影响因子：
8.9
通讯作者：
Baiz, Carlos R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
You, Xiao;Shirley, Joseph C.;Lee, Euihyun;Baiz, Carlos R.
细胞内的水被高度限制，约40%的细胞体积被生物分子占据。拥挤改变了水的动力学和与生物分子的相互作用。在生物化学实验中，人工拥挤通常用于模拟细胞内环境，但它们对生物分子的影响仍然难以捉摸。在这里，我们调查拥挤效应，直接访问的皮秒氢键动力学拥挤的解决方案，使用超快二维红外光谱和全原子分子动力学模拟。我们量化了不同拥挤剂的影响：小分子糖;多糖;和聚乙二醇（PEG）。我们的研究结果表明，crowders在前两个溶剂化壳层内引入了无序，但在距离crowder>1 nm的水中稳定了冰状有序。结果表明，占拥挤的化学结构，构象，和拥挤的溶剂相互作用是一个完整的描述拥挤的解决方案在体外生物分子研究的关键一步。
Intracellular water is highly confined with approximately 40% of the cell volume occupied by biomolecules. Crowding alters water dynamics and interactions with biomolecules. In biochemical experiments, artificial crowders are commonly used to mimic intracellular environments, but their effects on biomolecules remain elusive. Here, we investigate the crowding effects by directly accessing the picosecond hydrogen-bond dynamics in crowded solutions using ultrafast two-dimensional infrared spectroscopy and all-atom molecular dynamics simulations. We quantify the effects of different crowding agents: small sugars; polysaccharides; and polyethylene glycol (PEG). Our results show that crowders introduce disorder within the first two solvation shells but stabilize ice-like order in water >1 nm from the crowder. The results show that accounting for crowder chemical structure, conformation, and crowder-solvent interactions is a key step toward a complete description of crowded solutions forin vitrofor biomolecular studies.
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影响因子：
3.3
作者：
Lee, Hochan;Choi, Jun-Ho;Cho, Minhaeng
通讯作者：
Cho, Minhaeng
影响因子：
62.1
作者：
Bellissent-Funel MC;Hassanali A;Havenith M;Henchman R;Pohl P;Sterpone F;van der Spoel D;Xu Y;Garcia AE
通讯作者：
Garcia AE
影响因子：
6.3
作者：
BERENDSEN, HJC;VANDERSPOEL, D;VANDRUNEN, R
通讯作者：
VANDRUNEN, R
影响因子：
5.6
作者：
Mukherjee, Smita;Waegele, Matthias M.;Chowshury, Pramit;Guo, Lin;Gai, Feng
通讯作者：
Gai, Feng
胶束尾层的水结构和动力学：飞秒中红外泵浦探针光谱研究。
DOI：
10.1021/acs.jpcb.9b03183
发表时间：
2019
期刊：
The journal of physical chemistry. B
影响因子：
--
作者：
Achintya Kundu;P. Verma;M. Cho
通讯作者：
M. Cho