ساخت توپهایی در ابعاد میکروسکوپی
جدیدترین نانوساختار مصنوعی با الهام از طبیعت
مجله علمی ایلیاد - باکتریها در اطراف سیارهی ما شامل بخشهای نانومتری بسیاری هستند که کارهای مختلفی انجام میدهند. برخی مسئول تولید مواد مغذی هستند و بقیه مواد سمی که میتوانند به باکتریها آسیب برسانند را جدا میکنند. اما همهی آنها یک بخش خارجی مشترک دارند؛ یک پوسته که از واحدهای پروتئین ساخته شده است. محققین دانشگاه ایالتی میشیگان در حال یادگیری نحوهی دستکاری آنها در آزمایشگاه هستند. این دستکاری به آنها اجازه میدهد که ساختارهایی با طراحی خودشان با استفاده از بلوکهای ساختمانی طبیعی بسازند. در واقع، دانشمندان به این ساختارها، بهعنوان منبعی از یک تکنولوژی جدید نگاه میکنند. آنها سعی دارند که از آنها برای کارهایی استفاده کنند که در طبیعت استفاده نمیشود.
در مطالعهی جدید آزمایشگاه «شریل کرفلد» یک پوستهی ژنتیکی تهیهشده بر اساس ساختار طبیعی و اصول تکامل پروتئین گزارش شده است. این پوستهی جدید، سادهتر و فقط با پروتئین طراحیشدهی ساده ساختهشده است که برای استفاده، سادهتر خواهد بود و حتی شاید در آزمایشگاه تکامل یابد. این مطالعه در مجلهی ACS Synthetic Biology منتشر شده است. پوستههای طبیعی از سه نوع پروتئین ساخته شدهاند که رایجترین آنها «BMC-H» نامیده میشود. با اتصال شش BMC-H به هم، شکلی شش ضلعی تشکیل میشود. برخی از جفت پروتئینهای BMC-H پشت سر هم به هممتصل میشوند. سه عدد از این ادغامشدهها که «BMC-T» نامیده میشوند، برای تشکیل ششضلعی به هم متصل میشوند. «برایان فرسل» دانشجوی پسادکترای آزمایشگاه کرفلد، میگوید: «دو نیمه از پروتئینهای BMC-T، هنگامی که در کنار یکدیگر قرار گرفتهاند، میتوانند بهطور جداگانه رشد کنند، زیرا در هم ادغام شدهاند. این تکامل منجر به ایجاد تنوع در ساختار و کاربردهای پوستهی پروتئینی BMC-T میشود؛ یعنی چیزی که ما میخواهیم در آزمایشگاه ایجاد کنیم.»
با درنظر گرفتن اطلاعات بهدست آمده از این تکامل طبیعی پوستهی پروتئینی، گروه تحقیقاتی یک پروتئین BMC-T مصنوعی با استفاده از ترکیب دو پروتئین BMC-H با هم، ایجاد کردند که آنرا «BMC-H2» نامیدند. «شان مک گوری» دانشجوی محقق فوقلیسانس و تکنسین آزمایشگاه کرفلد، میگوید: «تعجب کردیم وقتی دیدیم که پروتئین BMC-H2 پوسته را بر روی خود میسازد؛ آنها شبیه به توپ سراخداری است که در نوعی از بازی بیسبال مورد استفاده قرار میگیرد. این توپ «ویفل» نام دارد.»
دلیل این اتفاق این است که پوستههای طبیعی ۲۰ وجهی هستند. به این معنی که آنها از هگزامرها و پنتامرها تشکیل شدهاند. پس از آن، گروه شکافهایی را با «BMC-P»، یعنی نوع سوم پوستهی پروتئینی که پنتامرها را تشکیل میدهد، در پوستهی توپ ویفل ایجاد کردند. برایان میگوید: «محصول، یک پوستهی دارای حدود ۲۵نانومتر عرض متشکل از فقط دو نوع پروتئین BMC-H2 جدید و BMC-P تشکیل شده است که این در حدود نصف اندازهی ساختار ساختهشده با سه نوع پروتئین است.»
هدف بعدی ثابت کردن آن با آنزیمهای مرسوم و افزایش واکنشهای شیمیایی درون آن است. پوستهی جدید طراحیشده میتواند در تولید سوختهای زیستی، کاربردهای پزشکی و صنعتی مورد استفاده قرار بگیرد.
نوشته: ایگور هاوات
ترجمه: زهرا پزشکینژاد - مجله علمی ایلیاد