ابزار نوری که می‌تواند پروتئین‌ها را دستکاری کند

تاریخ : ۰۳ خرداد ۱۳۹۵

تعداد بازدید : ۹۳۸

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

پروتئین‌ها نقش‌های متفاوتی در مراحل مختلف تکامل و همچنین در طول مراحل مختلف بیماری‌ها بازی می‌کنند. بنابراین محققان از روش‌ها و ابزارهای اپتوژنتیک جدید برای مطالعه وظیفه پروتئین‌های مختلف استفاده می‌کنند. به تازگی دانشمندان دانشگاه کارولینای شمالی یکی از این ابزارها را ابداع و معرفی کرده‌اند.

دانشمندان دانشگاه کارولینای شمالی به تازگی روشی برای اتصال سوویچ‌های حساس نوری به پروتئین‌ها کشف کردند. با استفاده از این روش محققان می‌توانند از لیزرها برای دستکاری حرکات پروتئینی و فعالیت آنها در سلول‌های زنده و حیوانات استفاده کنند.
با استفاده از این روش، پژوهشگران پروتئین‌ها را مجبور می‌کنند تا از هسته سلول خارج و وارد سیتوپلاسم (یعنی جایی که آنها نمی‌توانند وظایف خود را انجام دهند) شوند. در ادامه محققان به صورت زنده واکنش سلول به این کاهش را مشاهده می‌کنند؛ این تیم تحقیقاتی نشان دادند که پروسه‌های سلولی بسیار پویاتر از آن‌چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.
نتایج این تحقیق در مجله Nature Chemical Biology چاپ شده است.
کولمن استاد بیوشیمی و بیوفیزیک می‌گوید: « تا شما یک موش بی‌هوش را به‌منظور بررسی کردن یک پروتئین یا ژن ویژه در دست می‌گیرید، سلول‌هایی که دارای این پروتئین (یا ژن) ویژه هستند، با شرایط جدید وفق یافته‌اند و همه چیز تغییر کرده است. اما با استفاده از نور، می‌توانیم یک پروتئین را سریعاً غیرفعال کنیم. ما می‌توانیم این عمل را برای نوع خاصی از سلول‌ها در یک زمان مشخص انجام دهیم. این روش به ما کمک می‌کند تا به درستی وظیفه یک پروتئین ویژه را درک کنیم.»
به‌طور معمول هنگامی‌که دانشمندان بخواهند درباره یک سیستم زیستی ( یک سلول، بافت، یا حیوان) تحقیق کنند، آنها یک تغییر ایجاد می‌کنند و آنچه اتفاق می‌افتد را مشاهده می‌کنند. در زیست‌شناسی، این عمل با ناک‌اوت یا حذف یک ژن ویژه انجام می‌گیرد. برای مثال اگر محقق بخواهد نقش یک پروتئین را در سرطان بررسی کند باید ژن آن پروتئین را حذف کند و مشاهده کند که چه تاثیری بر تشکیل تومور دارد. یکی از مشکلات این روش این است که منجر به یک تغیر دائمی می‌شود و بنابراین سیستم زیستی قبل از اینکه محقق بتواند تغییرات را مطالعه کند، این تغییر را به نوعی جبران می‌کند.
پژوهشگران شیوه‌ای ابداع کردند که به آنها امکان می‌دهد سریعاً یک پروتئین را با استفاده از لیزرها فعال یا غیرفعال کنند. این روش جزء روش‌های اپتوژنتیک است که از نور برای هدایت فعالیت درون سلول‌ها استفاده می‌شود. در این مطالعه محققان از اپتوژنتیک برای کنترل فعالیت پروتئین‌ها از طریق کنترل محل آنها استفاده می‌کنند.
در ابتدا محققان تحقیقات خود را بر روی پروتئین گیاهی AsLOV2 که شکل آن در واکنش به نور تغییر می‌کند، آغاز کردند. محققان یک توالی کوچک آمینواسیدی به پروتئین AsLOV2 متصل کردند؛ هنگامی که نوری تابیده نمی‌‌شود، سیگنال خروج هسته به صورت قفل باقی می‌ماند اما هنگامی که نور آبی تابانده می‌شود، پروتئین‌ها به خارج از هسته ارسال می‌شوند.
یومرفندی دانشجوی پسادکتری کولمن این ساختار را با یک پروتئین فلورسنت ترکیب کرد و در ادامه این پروتئین را در سلول‌های موش بیان کرد. هنگامی که برای اولین بار به سلول‌های موش از طریق میکروسکوپ نگاه کرد، کره‌های فلورسنت قرمز رنگ کوچکی درون هسته سلول مشاهده کرد. هنگامی که سلول‌ها در معرض یک طول موج ویژه قرار گرفتند، او متوجه شد که کره‌های قرمزرنگ به درون سیتوپلاسم نقل مکان کرده‌اند.
در ادامه یومرفندی این سوویچ‌های نوری به دو پروتئین LexA و Bre 1 که درون هسته سلول قرار دارند، متصل کرد. در هر دو مورد، او متوجه شد که بعد از فعال‌سازی نوری، پروتئین‌ها به سیتوپلاسم منتقل شده‌اند. علاوه‌براین او نشان داد که این جابجایی با یک کاهش در فعالیت پروتئین همراه است.
یومرفندی می‌‌گوید:« یکی از کشفیات کلیدی این بود که این پروسه‌های سلولی که تصور می‌شد نسبتاً کند و آرام هستند، بسیار پویا و دینامیک هستند. در حقیقت آنها به میزان سی برابر سریع‌تر از آنچه که تصور می‌شد اتفاق می‌افتند.»

منبع : https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160418120718.htm

نظر شما