مطالعه و شبیه‌سازی دینامیک یک نانوماشین زیستی

تاریخ : ۱۰ شهریور ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۲۱۱

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

برای درک بهتر عملکرد یک ماشین زیستی نانومقیاس در بدن، محققان آلمانی اقدام به شبیه‌سازی و مدل‌سازی ساختار 1.6 میلیون اتمی آن کردند. با این کار دینامیک و ساختار این نانوماشین زیستی بهتر تشخیص داده شد.

سلول‌هایی که توسط ویروس‌ها آلوده شده یا دچار جهش ژنتیکی سرطانی شده‌ باشند، پروتئین‌های خارجی در بدن تولید می‌کنند. پپتیدها آنتی‌ژنی حاصل از زوال این پروتئین‌های برون‌زای درون سلولی توسط کمپلکس مولکولی موسوم به MHC بارگیری می‌شوند و در سطح سلول رهاسازی می‌شوند. در آنجا سلول‌های T به شناسایی این مواد پرداخته و در نتیجه سلول‌های آلوده از بین می‌روند. به این ترتیب سیستم ایمنی بدن ما در برابر عوامل بیماری‌زا محافظت می‌شود.

 

کمپلکس بارگزاری پپتید اطمینان می‌یابد که مولکول‌های MHC به درستی با آنتی‌ژن‌ها بارگزاری می‌شوند. لارس شوفر، رئیس گروه تحقیقاتی شبیه سازی مولکولی در مرکز شیمی نظری در RUB می‌گوید: « کمپلکس بارگیری پپتید یک نانوماشین زیستی بوده که باید با دقت اتمی کار کند تا بتواند به طور موثر از ما دربرابر عوامل بیماری‌زا دفاع کند.

 

در مطالعات پیشین، تیم‌های دیگر با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری ساختار پیچیده این ماشین مولکولی را بررسی کرده بودند. این کار با قدرت تفکیکی در حدود 0.6 تا 1 نانومتر انجام شده بود یعنی جزئیات اتمی در آن مشاهده نشده است.

 

براساس این داده‌های تجربی، تیم تحقیقاتی شفر با همکاری گونار شرودر موفق به ایجاد ساختار اتمی این ماشین مولکولی شده است.

 

 شرودر می‌گوید: « ساختار این ماشین مولکولی بسیار جالب توجه است. اما تنها با روش‌های مبتنی بر کامپیوتر ما توانستیم بیشینه محتوی اطلاعات موجود در داده‌های آزمایشی را استخراج کنیم.»

 

 این مدل اتمی محققان را قادر می‌سازد تا شبیه‌سازی‌های کامپیوتری دقیقی از دینامیک مولکولی این کمپلکس ارائه کنند و در نتیجه نه تنها ساختار بلکه دینامیک این نانوماشین زیستی را مشخص کنند.

 

از آنجایی که این نانوماشین مولکولی از 1.6 ملیون اتم ساخته شده و ساختار بزرگی دارد، ابرکامپیوتر موجود در مرکز ابرکامپیوتر لایبنیز در مونیخ کمک شایانی برای انجام این مدل‌سازی کرد.

 

الوییه فیستت، از محققان پسادکتری در گروه شبیه‌سازی مولکولی می‌گوید: « با استفاده از کامپیوتر با کارایی بالا، ما موفق شدیم این شبیه‌سازی را در مقیاس میکروثانیه انجام دهیم.

منبع : https://phys.org/news/2020-08-giant-nanomachine-aids-immune.html

نظر شما