انتشار این مقاله


اندازه‌گیری نیروهای درون سلول!

یکی از محققان به روشی دست یافته که می‌توان با آن اندازه‌ی نیروهای موجود در درون سلول را اندازه گرفت.

زیست‌شناسی در عمق مفهوم خود در سطح موتور پروتئین‌ها، DNA و میکروتوبول‌ها، نشانه‌هایی از فیزیک را نشان می‌دهد. فرض کنید به عنوان مثال سلول در فاز میتوز از تقسیم سلولی قرار دارد: دو دسته از DNAهای یکسان از سلول مادر باید به صورتی عالی تقسیم شده و بین دو سلول دختر به اشتراک گذاشته شود. این فرآیندی کاملاً فیزیکی است و ساختاری سلولی که آن را انجام می‌دهد (دوک میتوزی) دستگاهی است که از نیروهای مکانیکی (فشار، کشش و مقاومت) برای تکمیل آن استفاده می‌کند.

s-forthcelldivision-virtualdr-ir
همانند همه‌ی دستگاه‌های فیزیکی این ماشین هم می‌تواند با اختلال مواجه شود و وقتی این اتفاق بیفتد، DNA می‌تواند شکسته یا به صورتی ناجور تقسیم شود؛ خطاهایی که در تقسیم‌های کنترل نشده‌ی سلولی و سرطان رخ می‌دهند. درست است که اطلاعات زیستی بسیاری درباره‌ی این اجزا وجود دارد ولی تحقیقات برای شناخت نیروهای فیزیکی آن‌ها، تازه شروع شده است.

دوک تقسیم بسیار پیچیده و ماشینی متعادل است. محققان لیستی از قسمت‌هایی را که در این فرآیندها دخیل‌ اند در دست دارند ولی به طور کامل درک نمی‌کنند که چگونه همه‌ی آن‌ها به آرامی کنار هم عمل می‌کنند. این نیروها از کجا می‌آیند؟

در تحقیقی که توسط Forth انجام شده با استفاده از تکنیک تله‌گذاری نوری برای شمارش نیروهای بکار برده شده با اجزا ساختار سلولی مثل دوک تقسیم عمل شده است.

بسیاری از فرآیندهای سلولی کلیدی به کارکرد فیزیکی بین اجزای زیستی برای به انجام رساندن عملکردها نیاز دارند. لیست قسمت‌های عملکردی در فرآیندهای مذکور ثابت است: میکروتوبول‌ها، لوله‌های پروتئینی نسبتاً انعطاف‌ناپذیر می‌توانند به سلول‌ها در ساخت داربست‌ها، مسیرهای انتقال و سیستم‌های ساخت مواد کمک کنند. برخی دیگر نیز بر سرعت سایر فعالیت‌ها تأثیر می‌گذارند و موتورپروتئین‌ها با استفاده از انرژی شیمیایی مواد مختلفی را روی این میکروتوبول‌ها منتقل می‌کنند.

موتورپروتئین
موتورپروتئین

برای شکل دادن به دوک‌های تقسیم دو اندامک به نام سنتروزوم‌ها به قطبین سلول رفته و در محیط و مقابل هر یک از این کروموزوم‌ها، شبکه‌ای از میکرتوبول‌ها را شکل می‌دهند. برخی از آن‌ها به کروموزوم‌ها متصل می‌شوند. اکنون این میکروتوبول‌ها که قفسی را دور کروموزوم‌ها ساخته‌اند با کمک دیگر پروتئین‌ها شروع به کوتاه شدن می‌کنند تا آن‌ها را از هم جدا کنند.

برای بررسی دقیق‌تر مکانیسم نیروهای اعمال شده در زیرواحدهای دوک مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از مهارکننده‌های ساده‌ی سازنده‌ها که از نوع مشخصی از پروتئین‌ یا میکروتوبول درست شده‌اند این کار انجام گرفت؛ برای مثال پروتئین PRC1 به میکروتوبول‌ها متصل شده و دسته‌هایی از آن‌ها و ارتباطات عرضیشان را به وجود می‌آورد. این پروتئین همراه با موتورپروتئین کار می‌کند که روی آن‌ها حرکت کرده و به PRC1 در کند کردن حرکت کمک می‌کند. اگر نقش این ماده را حذف کنیم، سرعت میتوز که بسیار مهم است، کاهش خواهد یافت.

بنابراین با وجود چنین نیروهایی در جهت‌های مخالف، چگونه عملکردها تنظیم می‌شود؟ خوشبختانه این چیزیست که امروزه می‌توان آن را اندازه گرفت.

برای انجام چنین محاسبه‌ای از ارتباط بین واحدهای پلی‌استایرن و نور لیزر استفاده می‌شود. وقتی پرتوی از نور روی چنین پلی‌استایرنی متمرکز شود، واحدها پلاریزه شده و به ست میدان پرتو نور جذب می‌شوند. هر گونه تلاشی برای عوض کردن موقعیت واحدها نور را خم خواهد کرد و نور به سمت منبع خود برخواهد گشت. تغییرات در جهت نور می‌تواند اندازه‌گیری شده و به واحدهای نیروهای فیزیکی تبدیل گردد. با اتصال به ساختار‌های سلولی، مثل مورد PRC1 و تجمع میکروتوبول‌ها و اجازه دادن به مکانیسم‌ها برای عملکرد می‌توان نیروهای به وجود آمده را اندازه گرفت.

تماشای مکانیسم‌های سلولی با گروه‌های پروتئینی داده شده و دستیابی به دیدی بهتر از درون سلول هدف انجام این تحقیقات بیان شده است.

عرفان گلشن


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *