لوگوی جشنواره وب و موبایل ایران بیونت

نگاهی به حرکت پروتئین ها درون سلول

محققان روش جدیدی را برای سنجش تحرک پروتئین های درون سلولی ابداع کرده اند. با این روش بر پایه  میکروسکوپ فلورسنت، دانشمندان موفق شده اند زمانی را که برای حرکت پروتئین در فاصله ای بین ۰.۲ تا ۳ میکرومتر در سلول زنده لازم است اندازه گیری کنند.

موانع بسیاری که به وسیله ساختار های سلولی ایجاد می شود حرکت پروتئین ها را درون سلول مشکل می کند. محققان دانشگاه Heidelberg و مرکز تحقیقات سرطان آلمان با مشاهده پروتئین های سلول های زنده در زمان های متفاوت موفق به نقشه برداری توپولوژی درون سلولی شدند. با ایجاد روش جدیدی بر پایه میکروسکوپ فلورسنت، محققان موفق به تعیین زمان لازم برای حرکت پروتئین در فاصله ۰.۲ تا ۳ میکرو متر در درون سلول زنده شدند. این گروه زیر نظر دکتر Karsten Rippe با بررسی داده های حاصل از یک مدل ریاضی، از آن در شبیه سازی ساختار داخل سلولی استفاده کردند. نتیجه تحقیقات این گروه در مجله Nature Communication به چاپ رسیده است.

ساختار های سلولی مانند غشای سلولی، اسکلت سلولی و ژنوم DNA یک ساختار ماز مانند سه بعدی درون سلول ایجاد می کنند. پروتئین ها مجبورند با پیدا کردن راهی در این مسیر به منطقه فعالیتشان برسند. در نتیجه، ساختار فضایی درون سلول یک عامل کلیدی برای انتقال و کارایی پروتئین است. دکتر Rippe می گوید:

" ساختار های سلولی در بسیاری از مطالعات میکروسکوپی تصویر برداری شده اند. اما چگونگی شناسایی این موانع، برای حرکت پروتئین های انتقالی مشخص نشده است."

برای پاسخ به این سؤال گروه او موفق به ابداع روشی شده اند که می تواند توپولوژی سلول را به وسیله تعیین حرکت پروتئین درون سلول شناسایی کند. این گروه سیستم اسپکتروسکوپی فلورسنتی طراحی کرده اند تا بتوانند پروتئین های فلورسنت را مشاهده کنند. به نظر Karsten Rippe بزرگترین موانع، فشردگی های DNA در هسته سلول هستند.

Michael Baum ، نویسنده اول مقاله حاصل از این مطالعه که این تحقیق را به عنوان بخشی از پایان نامه دوره دکتری خود در دانشگاه Heidelberg انجام داده است می گوید:

"پروتئین درون سلول، بیشتر شبیه یک تیله در یک بازی ماز حرکت کرده و راه خود را درون این ماز می پیماید. تیله ها به راحتی در مسافت های کوتاه حرکت می کنند اما هنگامی که به موانعی در مسیر های طولانی تر برخورد کنند از سرعتشان کاسته می شود. این شیوه به صورت " ایست و حرکت" است که باعث کاهش سرعت میانگین در فواصل دور می شود."

 در بررسی حرکت پروتئین، محققان Heidelberg فواصل و زمان مورد نیاز برای طی کردن این فاصله ها را نقشه برداری کردند که منجر به شناسایی میانگین فاصله بین موانع شد. یک مدل ریاضی بر پایه این داده ها به دانشمندان اجازه می دهد تا تحرک اندازه گیری شده پروتئین ها را شبیه سازی کرده و توپولوژی سلول را به دست آورند. به گفته دکتر Rippe  در این روش می توان با رزولوشن بسیار بهتری نسبت به تصاویر موجود میکروسکوپ نوری فواصل را شناسایی کرد.

محققان Heidelberg می گویند:

"موانع بر سر راه پروتئین ها به مانند یک اسفنج به صورت مشبک است."

پروتئین های بزرگ به طور معمول دقایقی در این ساختار پویا به دام می افتند. به علاوه، مشخص شده داروهای شیمی درمانی و یا داروهای درمان مالاریا تحرک پروتئین ها در هسته را تحت تاثیر قرار داده و ساختار DNA را نفوذ پذیر تر می کنند. دکتر Rippe و گروهش تصمیم دارند مطالعاتشان را به صورت گسترده تری در مرکز BioQuant دانشگاه Heidelberg و مرکز تحقیقات سرطان آلمان انجام دهند. آنها برروی انتقال پروتئین و برهم کنش بین تغییرات القا شده به وسیله دارو در ساختار سلول و همچنین باز تنظیمی این روند در بیماری ها تمرکز خواهند کرد.

برای مطالعه بیشتر می توانید به منبع مراجعه کنید

منبع: Nature Communications

  • نویسنده : سامان میلانی زاده
  • تاریخ انتشار : ۱۶-۰۷-۹۳