Dove viaggia il protone

I ricercatori dell’università di Yale hanno mappato le strade preferenziali su cui viaggiano i protoni condivisi da due atomi nei deboli, ma biologicamente importantissimi, legami idrogeno tra molecole. Lo riporta il numero di Science di questa settimana, smentendo la teoria secondo cui tali molecole rimangono intrappolate dalle vibrazioni molecolari e proponendo un nuovo modello per il quale sono i protoni a vibrare localmente tra gli atomi di due molecole.

Lo studio, guidato da Mark Johnson, ha permesso di disegnare specifici modelli di spostamento di un protone tra due molecole, un meccanismo che viene detto legame idrogeno e che riveste un importanza fondamentale nel funzionamento di svariati meccanismi biologici. Diversamente dal passato, i ricercatori hanno studiato le interazioni protoniche di 18 semplici molecole durante il raffreddamento allo stato liquido (-223°C), tramite la recente tecnica di spettrometria nanomatrix all’argon. Lo studio delle interazioni a così basse temperature è molto vantaggiosa perché permette di rilevare chiaramente il segnale vibrazionale dei protoni, isolandolo dall’alto background vibrazionale che si verifica in molecole tenute a temperatura ambiente.

E’ stato così possibile capire che ciò che distingue la mappa di un protone condiviso da due atomi di ossigeno da quello condiviso da uno di ossigeno e uno di azoto è la frequenza vibrazionale impartita al protone dagli atomi stessi. Ciò significa che il percorso del protone è strettamente dipendente sia dalla natura degli atomi che lo condividono, sia dal contesto molecolare di tali atomi. Inoltre è stato visto che il protone partecipa alla formazione del parziale legame chimico da parte di entrambe le molecole: è come se il protone, non sapendo decidersi tra gli elettroni dell’una e dell’altra molecola, creasse un ponte vibrando tra queste. (a.p.)