به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ تحقیقات جدید نشان می‌دهد که چگونه پروتئین‌های باکتریایی با تخریب خود، سازماندهی می‌شوند و به طراحی مواد مصنوعی کمک می‌کنند.
محققان یک مدل محاسباتی برای مونتاژ پروتئین FtsZ، که نمونه‌ای از ماده فعال است، توسعه دادند. در طول تقسیم سلولی، FtsZ خود را در یک ساختار حلقه‌ای در مرکز سلول باکتریایی جمع می‌کند. این حلقه که به "حلقه تقسیم باکتری" معروف است، به تشکیل یک دیوار جدید کمک می‌کند که سلول‌های دختر را از هم جدا می‌کند. با این حال، جنبه‌های فیزیکی ضروری خودمونتاژی FtsZ هنوز ناشناخته است.
در مطالعه‌ای که اخیراً در Nature Physics منتشر شده، مدل‌سازان محاسباتی گروه شاریچ با آزمایشگران گروه سیموس هولدن در دانشگاه وارویک، انگلستان، و گروه مارتین لوز در ISTA همکاری کرده‌اند تا مکانیسم خودمونتاژی غیرمنتظره‌ای را آشکار کنند. کار محاسباتی آن‌ها نشان می‌دهد که چگونه رشته‌های FtsZ نامناسب هنگام برخورد با موانع، از بین رفته و مجدداً مونتاژ می‌شوند و به تشکیل حلقه تقسیم باکتریایی کمک می‌کنند. این یافته‌ها می‌تواند در توسعه مواد خوددرمانی مصنوعی کاربرد داشته باشد.
FtsZ رشته‌های پروتئینی را تشکیل می‌دهد که با رشد و کوچک شدن در یک گردش مداوم خود را جمع می‌کنند. این فرآیند، که به "تردمیل" معروف است، شامل اضافه کردن و حذف مداوم زیرواحدها در انتهای مخالف رشته‌ها می‌باشد. پیش از این، دانشمندان تردمیل را به عنوان یک فرآیند خودران مدل‌سازی می‌کردند که در آن رشته‌ها به جلو حرکت می‌کنند. اما چنین مدل‌هایی نمی‌توانستند گردش مداوم زیرواحدها را به درستی ثبت کنند و نیروهای تولید شده توسط مونتاژ رشته‌ها را بیش از حد ارزیابی می‌کردند.
بنابراین، تیم شاریچ تصمیم گرفتند مدل‌سازی کنند که چگونه زیرواحدهای FtsZ با تردمیل تعامل دارند و به‌طور خودبه‌خودی عناصر را تشکیل می‌دهند. شاریچ می‌گوید: همه چیز در سلول‌های ما در گردش مداوم است. بنابراین، ما باید از دیدگاهی جدید به ماده فعال بیولوژیکی بنگریم و آن را با محیط بیرونی تطبیق دهیم.
آنچه که آن‌ها یافتند، شگفت‌انگیز بود. برخلاف مجموعه‌های خودران که مولکول‌های اطراف را تحت فشار قرار می‌دهند، آن‌ها مشاهده کردند که رشته‌های FtsZ نامناسب وقتی با موانعی برخورد می‌کنند، از بین می‌روند. این رشته‌ها، عدم هماهنگی را تحمل نمی‌کنند و با "مرگ" خود به بهبود مونتاژ کلی ساختار کمک می‌کنند.
شاریچ و تیمش برای تأیید نتایج خود، با گروه‌های تجربی همکاری کردند. در یک کنفرانس با عنوان "فیزیک و زیست‌شناسی"، آن‌ها با سیموس هولدن آشنا شدند که داده‌های تجربی او نشان می‌داد مرگ و تولد رشته‌های FtsZ برای تشکیل حلقه تقسیم ضروری است. این داده‌ها به تأیید نقش تردمیل در این فرآیند کمک کرد.
در همین حال، همکاری با مارتین لوز نیز نتایج مشابهی را به‌دست آورد. آزمایش‌های آن‌ها نشان داد که نتایج in vitro با شبیه‌سازی‌ها به‌خوبی تطابق دارند، و این نتایج محاسباتی را بیشتر تأیید کرد. شاریچ تأکید می‌کند که همکاری و اشتراک‌گذاری داده‌ها و دانش بین سه گروه، به حل سوالاتی کمک کرد که به‌طور جداگانه قابل حل نبودند.
خودسازماندهی انرژی‌محور ماده یک فرآیند اساسی در فیزیک است. تیم شاریچ نشان داد که رشته‌های FtsZ نوعی ماده فعال هستند که انرژی را در گردش مداوم سرمایه‌گذاری می‌کنند. او معتقد است که این کار می‌تواند به ایجاد مواد خوددرمانی مصنوعی یا سلول‌های مصنوعی کمک کند. در ادامه، شاریچ و تیمش با مدل‌سازی نحوه کمک حلقه تقسیم باکتری به ساخت دیوار جدید سلولی، به تحقیقات خود ادامه خواهند داد.
انتهای پیام/