پنجره جدید به سوی باکتری‌هایی با قابلیت نانو راکتور شدن

محققان با بررسی نانوساختارها در یک باکتری، اطلاعات جدیدی درباره پیکربندی این پروتئین بدست آوردند که می‌تواند برای کسانی که قصد استفاده از این باکتری‌ها به عنوان نانوراکتور را دارند، مفید باشد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دانشمندان برای اولین بار موفق شدند تا چگونگی خودآرایی پروتئین‌های باکتری‌ها به صورت صفحات بسیار نازک و تشکیل دیواره‌های پوسته خارجی که همانند کارخانه‌های تخصصی عمل می‌کنند را مشاهده کنند.

یک تیم تحقیقاتی بین المللی تحت هدایت پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی برکلی و دانشگاه ایالتی میشیگان در همکاری با دانشگاه لیورپول، مدارک جدیدی را برای دانشمندانی که از این ساختارهای سه بعدی به عنوان "نانو راکتورها" استفاده می‌کنند، فراهم آوردند.

این نگرش جدید می‌تواند به دانشمندانی که به دنبال بهره‌برداری از این اریگامی طبیعی از طریق طراحی بخش‌های جدید یا به دنبال استفاده از آنها به عنوان داربست برای انواع معماری‌های نانومقیاس همچون سیستم‌های انتقال دارو هستند، کمک کند.

کِفلد که یک زیست‌شناس در آزمایشگاه برکلی و یکی از نویسندگان مقاله مربوط به این پروژه است، می‌گوید: «ما یک کلید جدید برای درک بهتر معماری درون سلولی در اختیار داریم.»

تیم تحقیقاتی کفلد در آزمایشگاه برکلی به صورت تخصصی بر روی ساختار و عملکرد درونی این اجزای کوچک (باکتری‌ها) که به عنوان میکروبخش‌های باکتریایی (BMCs) شناخته می‌شوند، کار می‌کنند.

کفلد می‌افزاید: «به طور معمول بعد از اینکه این ساختارها تشکیل شدند می‌توان آنها را مشاهده کرد اما در این مورد در حالی که آنها در حال شکل گیری هستند، می‌توانیم آنها را مشاهده کنیم و بنابراین می‌توانیم به برخی از سؤالات در مورد چگونگی تشکیل آنها پاسخ دهیم. این برای اولین بار است که گروه ما موفق به مشاهده خودآرایی و شکل گیری سطوح جانبی میکروبخش‌های زیستی شده است. گویی یک بیننده در حال تماشای دیواری حاوی سرامیک‌های هگزاگونالی است که توسط دست‌های نامرئی ساخته شده است.»

نتایج این تحقیق در نشریه nano letters چاپ شده است.

چندین مدل برای چگونگی ساخت این اجزاء از طریق خراش درون باکتری توسط پروتئین‌ها پیشنهاد شده است و تاکنون سؤالات زیادی درباره فرایند ساخت این اجزا بدون جواب باقی‌ مانده‌ است.

محققان با هدف آشکار ساختن چگونگی آرایش شش‌ وجهی‌ها در یک الگوی کندوی عسلی در دیواره‌های میکروبخش‌ها، اقدام به ترکیب نتایج مطالعات اشعه ایکس ساختار سه بعدی پروتئینی یک ساختار شش گوشه با تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی کردند.

مارکوس ساتر از محققان آزمایشگاه برکلی، ساختار سه بعدی پروتئین واحد ساختمانی را با استفاده از نمونه‌های کریستالی شده تعیین کرد. الگوی این پروتئین و همچنین شکل آن، توسط مطالعات پرتو ایکس مشخص شد.

ساتر می‌گوید: «تیم تحقیقاتی ما با استفاده از این روش ابعاد دقیق پروتئین‌ها را مشخص کرد. همچنین مشخص شد که این آرایش شش گوشه‌ای دارای دو طرف متمایز است: یک طرف مقعر و طرف دیگر محدب»

میکروسکوپ نیروی اتمی لیورپول (BioAFM) نشان داد که این پروتئین‌های شش وجهی منفرد به طور طبیعی برای تشکیل صفحات پروتئینی بزرگتر در یک محلول مایع به همدیگر اتصال می‌یابند. این پروتئین‌های شش وجهی تنها هنگامی به یکدیگر اتصال می‌یابند که دارای جهت گیری مشابهی باشند (مقعر با مقعر و محدب با محدب). این مطالعه همچنین مشخص کرد که تیکه‌های شش‌وجهی مجزای صفحات پروتئینی می‌توانند از صفحه خارج شوند و به صفحه دیگه انتقال یابند.

بر اساس نتایج برخی مطالعات انجام شده قبلی، چنین فرض شده بود که پوسته پروتئینی میکروبخش‌ها از چندین لایه تشکیل شده‌ است. اما این پروژه نشان داد که وجوه پوسته از یک لایه پروتئینی تشکیل یافته است. در این بخش‌ها مبادله انتخابی برخی مواد شیمیایی بین محیط درونی و خارجی اتفاق می‌افتد و پوسته ضخیم‌تر این تبادلات را پیچیده‌تر می‌کند در نتیجه احتمال پوسته‌های چندلایه‌ای بسیار اندک خواهد بود. مکانیسم دقیق این مبادلات هنوز به طور کامل شناخته نشده است. امید است تا با انجام مطالعات بیشتر این مسئله و دیگر رموز میکروبخش‌ها رمز گشایی شوند.

منبع :