دانشمندان موفق شده‌اند با استفاده از میکروسکوپ الکترونی برای نخستین بار تصویری دو بعدی از کمپلکس داینئین-دایناکتین و میکروتوبول تهیه کنند. از آنجاییکه این کمپلکس عهده‌دار وظایفی مهم در سلول است و همچنین نقش حائز اهمیتی در رشد و ترمیم نورون‌ها دارد، نقصان آن با بسیاری از بیماری‌ها مرتبط بوده و از این روی مطالعه آن اهمیت زیادی دارد.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، دکتر گابریل لاندر، زیست شناس موسسه‌ی تحقیقاتی اسکریپس یا
TSRI (Scripps Research Institute)، با همکاری ترینا شروئر و گروهش از
دانشگاه جانز هاپکینز (Johns Hopkins University)، موفق به بررسی ساختاری
اجزاء یک موتور مولکولی بسیار مهم در بدن شدند که نقش حیاتی در انتقال
ترکیبات زیستی در بدن دارد.
زیست شناسان از دیرباز به دنبال بررسی این موتور مولکولی بودند که با نام "کمپلکس داینئین-دایناکتین" شناخته شده‌است. چگونگی عملکرد این نانوموتور از جمله ابهامات حوزه نانوزیستفناوری بوده است. اما اندازه‌ی بزرگ این کمپلکس و ابعاد کوچک اجزاء آن، تاکنون مطالعات ساختاری این کمپلکس را محدود کرده است.
در این مطالعه محققین موفق شده‌اند با ارائه روشی، تصویری از کل ساختار داینئین-دایناکتین تهیه کنند. لاندر می‌گوید: «این کار بینش لازم برای تنظیم موتور داینئین را در اختیار ما قرار می‌دهد و یک چارچوب ساختاری را فراهم می‌آورد که به واسطه‌ی آن می‌شود فهمید چرا نقص این سیستم با بیماری‌هایی مثل هانتینگتون، پارکینسون و آلزایمر مرتبط است.»
پروتئین‌های داینئین و دایناکتین معمولاٌ با هم روی میکروتوبول‌ها کار می‌کنند و فعالیت‌هایی در سلول، مثل تقسیم سلولی و انتقالات درون سلولی محموله‌های ضروری مثل میتوکندری و mRNA، را امکان‌پذیر می‌کنند. این کمپلکس همچنین نقشی کلیدی در رشد و مرمت نورون‌ها دارد به طوری که در بیماری‌هایی مثل آلزایمر، هانتینگتون، پارکینسون و ALS، شاهد مشکل در سیستم موتوری داینئین-دایناکتین هستیم. به علاوه، برخی ویروس‌ها (مثل هرپس، رابیس و HIV) با استفاده از سیستم انتقالی داینئین-دایناکتین به داخل سلول نفوذ می‌کنند. سایکات چودهاری (Saikat Chowdhury)، یکی از اعضای آزمایشگاه لاندر معتقد است: «فهم عملکرد و برهمکنش داینئین-دایناکتین و ظاهر آنها در آینده قطعا اهمیت پزشکی خواهد داشت.»
برای مطالعه‌ی داینئین-دایناکتین، ابتدا در آزمایشگاه شروئر پروتئین‌های پیچیده‌ی داینئین و دایناکتین با چندین زیرواحد مختلف به صورت جداگانه تولید شدند. چودهاری و لاندر سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (EM) و روش‌های آنالیز تصویری نوینی برای ایجاد تصاویر دو بعدی لحظه‌ای از ساختارهای ساده‌ی داینئین و دایناکتین استفاده کردند. این داده‌های ساختاری شامل جزئیات غیرقابل پیش‌بینی بود و زیرواحدهایی را نشان می‌داد که قبلاٌ مشاهده نشده بودند. چودهاری و لاندر سپس با استفاده از یک راهبرد جدید، به خالص‌سازی و تصویر برداری از داینئین و دایناکتین به صورت کمپلکس و روی یک میکروتوبول پرداختند.
در این تصویر ساختاری ریل مانند و یوبیکوئیته در سلول‌ها مشاهده می‌شود که همراه با داینئین و دایناکتین محموله‌هایش را انتقال می‌دهد. چودهاری می‌گوید: «این اولین تصویر از ظاهر کل کمپلکس داینئین-دایناکتین و چکونگی جهت‌گیری آنها روی میکروتوبول‌هاست.» داده‌های ساختاری نشان می‌دهد که چگونه داینئین و دایناکتین روی یک میکروتوبول با‌هم جفت می‌شوند، چگونه محموله‌ها را می‌گیرند و چطور آنها را به صورت پیوسته در یک مسیر حرکت می‌دهند. اکنون لاندر و چودهاری امیدوارند یافته‌های خود را با تولید تصویری سه بعدی با وضوح بالاتر از کمپلکس داینئین-دایناکتین-میکروتوبول کامل‌تر کنند. این امر با یک روشی مبتنی بر میکروسکوپ الکترونی، به نام الکترون توموگرافی، امکان‌پذیر است.
زیست شناسان از دیرباز به دنبال بررسی این موتور مولکولی بودند که با نام "کمپلکس داینئین-دایناکتین" شناخته شده‌است. چگونگی عملکرد این نانوموتور از جمله ابهامات حوزه نانوزیستفناوری بوده است. اما اندازه‌ی بزرگ این کمپلکس و ابعاد کوچک اجزاء آن، تاکنون مطالعات ساختاری این کمپلکس را محدود کرده است.
در این مطالعه محققین موفق شده‌اند با ارائه روشی، تصویری از کل ساختار داینئین-دایناکتین تهیه کنند. لاندر می‌گوید: «این کار بینش لازم برای تنظیم موتور داینئین را در اختیار ما قرار می‌دهد و یک چارچوب ساختاری را فراهم می‌آورد که به واسطه‌ی آن می‌شود فهمید چرا نقص این سیستم با بیماری‌هایی مثل هانتینگتون، پارکینسون و آلزایمر مرتبط است.»
پروتئین‌های داینئین و دایناکتین معمولاٌ با هم روی میکروتوبول‌ها کار می‌کنند و فعالیت‌هایی در سلول، مثل تقسیم سلولی و انتقالات درون سلولی محموله‌های ضروری مثل میتوکندری و mRNA، را امکان‌پذیر می‌کنند. این کمپلکس همچنین نقشی کلیدی در رشد و مرمت نورون‌ها دارد به طوری که در بیماری‌هایی مثل آلزایمر، هانتینگتون، پارکینسون و ALS، شاهد مشکل در سیستم موتوری داینئین-دایناکتین هستیم. به علاوه، برخی ویروس‌ها (مثل هرپس، رابیس و HIV) با استفاده از سیستم انتقالی داینئین-دایناکتین به داخل سلول نفوذ می‌کنند. سایکات چودهاری (Saikat Chowdhury)، یکی از اعضای آزمایشگاه لاندر معتقد است: «فهم عملکرد و برهمکنش داینئین-دایناکتین و ظاهر آنها در آینده قطعا اهمیت پزشکی خواهد داشت.»
برای مطالعه‌ی داینئین-دایناکتین، ابتدا در آزمایشگاه شروئر پروتئین‌های پیچیده‌ی داینئین و دایناکتین با چندین زیرواحد مختلف به صورت جداگانه تولید شدند. چودهاری و لاندر سپس با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (EM) و روش‌های آنالیز تصویری نوینی برای ایجاد تصاویر دو بعدی لحظه‌ای از ساختارهای ساده‌ی داینئین و دایناکتین استفاده کردند. این داده‌های ساختاری شامل جزئیات غیرقابل پیش‌بینی بود و زیرواحدهایی را نشان می‌داد که قبلاٌ مشاهده نشده بودند. چودهاری و لاندر سپس با استفاده از یک راهبرد جدید، به خالص‌سازی و تصویر برداری از داینئین و دایناکتین به صورت کمپلکس و روی یک میکروتوبول پرداختند.
در این تصویر ساختاری ریل مانند و یوبیکوئیته در سلول‌ها مشاهده می‌شود که همراه با داینئین و دایناکتین محموله‌هایش را انتقال می‌دهد. چودهاری می‌گوید: «این اولین تصویر از ظاهر کل کمپلکس داینئین-دایناکتین و چکونگی جهت‌گیری آنها روی میکروتوبول‌هاست.» داده‌های ساختاری نشان می‌دهد که چگونه داینئین و دایناکتین روی یک میکروتوبول با‌هم جفت می‌شوند، چگونه محموله‌ها را می‌گیرند و چطور آنها را به صورت پیوسته در یک مسیر حرکت می‌دهند. اکنون لاندر و چودهاری امیدوارند یافته‌های خود را با تولید تصویری سه بعدی با وضوح بالاتر از کمپلکس داینئین-دایناکتین-میکروتوبول کامل‌تر کنند. این امر با یک روشی مبتنی بر میکروسکوپ الکترونی، به نام الکترون توموگرافی، امکان‌پذیر است.
منبع : http://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=39335.php
