اوریگامی مولکول بدن چگونه است؟

به گزارش صد آنلاین ،  پروتئین‌ها بلوک‌های ساختمانی اساسی زندگی هستند. این مولکول‌های پیچیده بیشتر کار را در سلول‌های ما انجام می‌دهند. برای انجام درست کار خود، هر پروتئین باید در یک ساختار خاص تا شود. و اینجاست که گاهی اوقات همه چیز اشتباه می‌شود. مثلاً اگر پروتئین‌ها به دلیل بیماری به نحوی باز شوند، عملکرد خود را از دست می‌دهند یا به صورت توده‌ای در کنار هم قرار می‌گیرند. بنابراین درک مکانیسم‌های پشت تاخوردگی و پایداری پروتئین‌ها برای توسعه درمان‌های جدید بالقوه بسیار مهم است.

چگونه یک پروتئین تحت استرس آشکار می‌شود؟

باربارا اسکالوینی، یکی از محققان تیم مشاقی توضیح می‌دهد: ما می‌خواستیم مشاهده کنیم که چگونه یک پروتئین منفرد در هنگام تجربه استرس در محیط سلولی آشکار می‌شود. او و همکارانش رویکرد جدیدی را با ترکیب موچین‌های نوری و توپولوژی مدار ایجاد کردند: سیستمی برای تعیین و طبقه‌بندی شکل پروتئین‌ها.

آنها با این کار، پروتئینی را در محلول سیتوزولی (مایع درون سلولی) مطالعه کردند تا ابتدا بررسی کنند که چگونه محیط سلولی بر مسیر آشکار شدن یک پروتئین تأثیر می‌گذارد. و در مرحله دوم، برای ارزیابی شکل پروتئین.

موچین با پرتوهای نور

موچین‌های نوری به عنوان موچین واقعی عمل می‌کنند، اما در مقیاس میکروسکوپی. این شامل یک پرتو نور بسیار متمرکز است که از نور برای دستکاری اجسامی به کوچکی یک اتم استفاده می‌کند. نیروهای جاذبه یا دافعه ارائه شده توسط این پرتو می‌توانند یک ذره میکروسکوپی را نگه دارند و حرکت دهند.

قدرت‌های حفاظتی

محققان از یک اثر محافظتی که قبلاً ناشناخته بود از محیط سلولی پرده‌برداری کردند: به نظر می‌رسد که سلول‌ها از پروتئین‌ها در برابر باز شدن و تجمع محافظت می‌کند.

اسکالوینی می‌گوید: ما از موچین‌های نوری برای کشیدن پروتئین‌ها از انتهای آنها استفاده کردیم و از باز شدن طبیعی تقلید کردیم. متوجه شدیم که بخشی از آن تا شده باقی می‌ماند و برای باز کردن کامل آن به نیروی بیشتری نیاز داریم. این نشان می‌دهد که فعل و انفعالات مولکولی درون سلول دارای اثر تثبیت کننده هستند.

بیشتر بخوانید:

ساخت یک حسگر برای نظارت بر بیماری‌های تنفسی

علیرضا مشاقی، سرپرست این تیم تحقیقاتی، می‌گوید: وقتی یک سلول استرس را تجربه می‌کند، یک پروتئین می‌تواند شبیه به یک زنجیر کاملاً باز شود. وقتی این اتفاق افتاد، برگشت آن بسیار سخت است. اما ما متوجه شدیم که سیتوپلاسم در این فرآیند یک وقفه ایجاد می‌کند و اجازه نمی‌دهد باز شدن تا آخر ادامه یابد. این امر از پروتئین‌ها محافظت می‌کند و عملکرد مناسب را تضمین می‌کند و همچنین باعث می‌شود تا پروتئین‌ها پس از رفع استرس راحت‌تر تا شوند.

مشاقی این مطالعه را پیشرفت قابل توجهی در زمینه بیوفیزیک می‌داند و می‌گوید: ما در حال کشف رابطه پیچیده بین تا شدن پروتئین و محیط سلولی هستیم. نتایج ما راه را برای مطالعات آینده در محیط‌های بیولوژیکی واقعی‌تر هموار می‌کند و کمک می‌کند شکاف بین مطالعات آزمایشگاهی و دنیای واقعی را پر کنیم؛ یعنی شکاف بین بیوفیزیک بنیادی و پزشکی.

کارکرد محیط سلولی به نفع ما

مشاقی می‌گوید: این یافته‌ها نویدبخش بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی است. از این رو، دانشمندان به فکر تولید دارو و درک مکانیسم بیماری‌های مختلف ناشی از تاخوردگی نادرست پروتئین مانند اختلالات عصبی یا دیستروفی عضلانی باشند. با تحقیقات بیشتر، ممکن است بتوانیم از خواص حفاظتی محیط سلول استفاده کنیم. چقدر شگفت‌انگیز خواهد بود اگر بتوانیم از این ویژگی‌ها برای طراحی درمان‌های جدید برای چنین بیماری‌هایی استفاده کنیم!

علیرضا مشاقی کیست؟

علیرضا مشاقی طبری پزشک، استاد دانشگاه و دانشمند ایرانی دانشگاه لیدن هلند است. او از پیشگامان پژوهش‌های میان‌رشته‌ای و بنیانگذار تحصیلات دو رشته‌ای در ایران است و در سال ۲۰۱۸، به عنوان کاشف سال هلند انتخاب شد. وی همزمان پژوهشگر و استاد معین در دانشگاه‌هاروارد آمریکا و دانشگاه فودان چین است.

مشاقی از پژوهشگران حوزه مطالعات تک‌مولکولی به ویژه در زمینه تاشدگی پروتئین‌هاست. بد تاخوردگی پروتئین‌ها منجر به بیماری‌های متعددی از جمله پارکینسون، آلزایمر و سرطان می‌شود. در این مطالعات، از انبرک مولکولی برای دستکاری و اندازه‌گیری تاخوردگی یک تک‌مولکول پروتئین استفاده می‌کند.

در سال ۲۰۰۸، مشاقی و همکارانش در دانشگاه فدرال زوریخ و شرکت فارفیلد، روشی اپتیکی برای مطالعه فیلم‌های پلیمری و غشاهای لیپیدی ابداع کردند و در سال ۲۰۲۰ نخستین میکروچیپ بیماری ویروسی ابولا را ساختند. در حوزه چشم‌پزشکی، عمده کارهای او در حوزه بیماری‌های قرنیه و سطح چشم و به‌ویژه بیماری‌های التهابی چشم متمرکز بوده ‌است.

در سال ۲۰۱۸، مشاقی و همکاران کشف کردند که سلول‌های بنیادی می‌توانند ایمنی ذاتی را تنظیم کنند و می‌توانند به عنوان ابزاری بی‌خطر و مؤثر برای مهندسی پاسخ‌های ایمنی مطلوب مورد استفاده قرار گیرند. نتایج تحقیقات او طی مقالات متعددی در مجلاتی از جمله نیچر منتشر شد.

مشاقی جوایز متعددی، از جمله لوح تقدیر انجمن شیمی آمریکا، جایزه پژوهشگر جوان تیفاس آمریکا، جایزه بهترین مقاله ام‌دی‌پی‌ای سوئیس، و AAAS/Science Program for Excellence in Science دریافت کرده است. همچنین برنده جایزه یک میلیون و ۲۰۰ هزار دلاری سازمان پژوهش‌های ملی هلند برای پژوهش‌های تک سلولی روی سرطان و جایزه ۳۰۰ هزار دلاری مرکز دیستروفی عضلانی آمریکا را از آن خود کرده است. وی در سال ۲۰۱۸، به خاطر پژوهش‌های بین‌رشته‌ای و تک مولکولی به عنوان کاشف سال انتخاب شد.

4461/س