کشف راز سرعت خیرهکننده حیات در مقیاس میکروثانیه؛ لحظهی تولد پروتئین شکار شد
محققان موفق شدهاند برای نخستین بار با اندازهگیری مستقیم زمان دقیق تا خوردن (Folding) یک پروتئین منفرد را ثبت کنند.
به گزارش نیچر، این دستاورد فنی که یکی از مهمترین پیشرفتهای زیستفیزیک در سالهای اخیر محسوب میشود پرده از کارایی شگفتانگیز پروتئینها در مقایسه با سایر مولکولهای زیستی برداشته است.
ثبت لحظهای کوتاهتر از پلک زدن
پروتئینها در ابتدا به صورت رشتهای خطی از اسیدهای آمینه (شبیه به رشتههای اسپاگتی) شکل میگیرند، اما کارکرد آنها تنها زمانی آغاز میشود که به یک ساختار سهبعدی پیچیده و دقیق تا بخورند. تا پیش از این تماشای فرآیند واقعی تغییر شکل (زمان مسیر انتقال) به دلیل سرعت بسیار بالا غیرممکن بود.
گروهی از پژوهشگران به رهبری هوی سانگ چانگ زیستفیزیکدان موسسه ملی سلامت (NIH) با استفاده از روش پیشرفته طیفسنجی فلورسانس تکمولکولی و تقویت سیگنالها در مقیاس نانومتر موفق شدند این لحظه گذرا را شکار کنند. نتایج نشان داد که سریعترین زمان انتقال کمتر از یک میکروثانیه و کندترین آن حدود چهار میکروثانیه است.
فرگشت معمار کارایی پروتئینها
یافتههای این مطالعه نشان میدهد که بر خلاف تصورات پیشین هیچ رابطهای میان اندازه یا توالی یک پروتئین با مدتزمان تا خوردن آن وجود ندارد. در عوض سرعت این فرآیند مستقیما با تعداد تعاملات میان اسیدهای آمینه در ساختار نهایی مرتبط است؛ هرچه تعاملات بیشتر باشد پروتئین کارآمدتر تا میشود.
نکته حیرتانگیز این پژوهش برتری پروتئینها نسبت به DNA در سرعت شکلگیری است. در حالی که DNA تنها از ۴ واحد بنیادی (بازها) ساخته شده که محدودیتهای زیادی در پیوند با یکدیگر دارند، پروتئینها از ۲۲ نوع اسید آمینه تشکیل شدهاند. با وجود این پیچیدگی بسیار بیشتر پروتئینها با سرعت و دقت بالاتری به شکل نهایی خود میرسند. چانگ معتقد است که فرگشت در طول میلیونها سال توالیهایی را برگزیده است که سریعترین و دقیقترین مسیر را برای تا خوردن طی کنند.
چرا این کشف اهمیت دارد؟
درک جزئیات فرآیند تا خوردن پروتئینها تنها یک کنجکاوی علمی نیست. پروتئینهایی که بهطور ناقص یا اشتباه تا میشوند عامل اصلی بیماریهای ویرانگری همچون سرطان، آلزایمر و پارکینسون هستند. شناخت پروتئینهای تاریک و مکانیسمهای حرکتی آنها میتواند کلید توسعه درمانهای نوین برای این بیماریها و درک بهتر اختلالات سلولی باشد.
دیمیتری ماکاروو، فیزیکدان دانشگاه تگزاس این دستاورد را تلاقی چشمگیر فناوری و تئوری توصیف کرده که صحت مدلهای نظری پیشین را به اثبات رسانده است. اکنون با ترکیب این مشاهدات تجربی و توانمندیهای هوش مصنوعی در پیشبینی ساختارها دانشمندان به درک کامل نقشهی حیات نزدیکتر شدهاند.
انتهای پیام/
