پابه پاي مولكول ها

دانشمندان تكنيك تصويربرداري بسيار دقيقي را براي مشاهده تشكيلات داخل سلول ابداع كردند و دريافتند كه مولكول ميوزين (Myosin) همانند انسان راه مي رود. ميوزين همانند ما گام به گام حركت مي كند اما با گام هايي در حدود ۶۴ نانومتر كه حدود ۱۰ ميليون مرتبه كوچك تر از گام ما انسان ها است. ميوزين موتور مولكولي كوچكي است كه انرژي شيميايي را به جابه جايي مكانيكي تبديل مي كند. تا به امروز بيش از ۱۲ نوع ميوزين (شامل ميوزين II پروتئيني اصلي سازنده ماهيچه) شناخته شده است. تحقيق حاضر درباره ميوزين V است.
اين نوع پروتئين عهده دار حركت نيز است، اما نه حركت ماهيچه اي. ميوزين V نوعي حامل كوچك بار در سلول هاي بدن ما است كه اشياء را با گام برداشتن در طول رشته هاي اكتين حركت مي دهد. ميوزين V در سلول هاي عصبي بيشتر از ديگر سلول ها وجود دارد، به همين علت، جهش در اين پروتئين مي تواند حمله هاي ناگهاني و ساير مشكلات عصب شناختي را به دنبال داشته باشد. سلوين پاول (Selvin paul) پروفسور فيزيك در دانشگاه ايلينويز كه عضو گروه پديد آورندگان مقاله اي است كه ۵ ژوئن در مجله ساينس چاپ شد، مي گويد: ميوزين V همانند ساير موتورهاي بيومولكولي شگفت انگيز است.
اين موتور هر چند بسيار كوچك است اما موتور بسيار توانمندي است، در واقع ميوزين V مي تواند بيش از هزار برابر وزن خود بار حمل كند. ميوزين V دو پا دارد كه به بدنه پروتئين متصل هستند. چگونگي انتقال بار در طول فيبرهاي نوري اكتين توسط مولكول پروتئين تا به حال به صورت يك راز باقي مانده است. مطالعات نشان مي دهند كه دو مدل اصلي براي توضيح حركت وجود دارد. مدل اول حركت دست به دست (گام به گام) يا همان راه رفتن معمولي خودمان است، مدلي كه هر دو پا به طور متناوب جابه جا مي شوند و منجر به حركت مي شوند. مدل ديگر حركت پيچشي (inchworm) است كه يك پا منجر به حركت مي شود. دو مدل، طول گام متفاوتي را براي مولكول پيش بيني مي كنند. روش هاي تصويربرداري قبلي توان تفكيك لازم را براي تعيين طول گام ندارند و نمي توانند مشخص كنند كه كدام مدل درست است.
سلوين و همكارانش در دانشگاه ايلينويز براي اندازه گيري اين قبيل حركت هاي جزيي تكنيك تصويربرداري تك مولكولي را ابداع كردند كه قادر است رنگ فلوئورسنت را با دقت مكاني ۵/۱ نانومتر ثبت كند. اين جاي گزيدگي بسيار بالا باعث مي شود، اين روش ۲۰ مرتبه بهتر از ساير روش هايي باشد كه از رنگ هاي فلوئورسنت استفاده مي كنند.
محققان همچنين روشي را براي افزايش طول عمر رنگ فلوئورسنت از چند ثانيه تا چندين دقيقه يافتند و سپس تيمي را با يال گلدمن (Yale Goldman) پروفسور فيزيولوژي و جوزف فوركي Joseph) (Forkey محقق فوق دكترا از دانشگاه پنسيلوانيا تشكيل دادند. هدف آنها به كار بردن تكنيك جديد تصويربرداري براي اندازه گيري حركت ميوزين بود. سلوين مي گويد: ابتدا اندكي رنگ فلوئورسنت را به يكي از پاهاي ميوزين وارد كرديم. براي تصويربرداري از مكان دقيق رنگ، از دوربين ديجيتالي كه به يك ميكروسكوپ مجهز است، استفاده كرديم. بدين ترتيب با رديابي مكان رنگ كه نوعي علامتگذاري است، چگونگي حركت ميوزين را بررسي كرديم. با اندازه گيري طول گام ها، دانشمندان توانستند كه نوع حركت پروتئين را معين كنند. اگر ميوزين همانند ما قدم بزند، طول گام ها بايد يكسان باشد.
طول عمر زياد رنگ به كار رفته كمك كرد به اينكه اندازه گيري هاي زيادي از گام هاي متوالي انجام شود و عكس هايي به فاصله ۳ ثانيه دنبال هم گرفته شود. اندازه گيري ها نشان دادند كه رنگ به اندازه ۶۴ نانومتر جلو مي رود و سپس مي ايستد تا پاي ديگري كه رنگ ندارد نيز به سمت جلو حركت كند و اين چرخه به همين ترتيب تكرار مي شود. طول گام ۶۴ نانومتر با مكانيسم حركت گام به گام مطابقت دارد نه حركت پيچشي.
به عنوان امتحان نهايي، محققان ميوزين را در قسمت بالايي پاي انسان، نزديك استخوان ران، رنگ (علامتگذاري) كردند. در اين وضعيت طول گام ها به طور متناوب كوتاه و بلند مي شود و اين وقتي قابل درك است كه قبول كنيم حركت، گام به گام است. بيش از ۱۰۰ نوع متفاوت از موتورهاي بيومولكولي وجود دارند كه همه چيز از ساختار ماهيچه اي تا كروموزوم هاي متحرك را در بر مي گيرد. كار اين موتورها مانند آن است كه سلول هاي عصبي بايد مداوماً شليك كنند و اين موتورها مهمات لازم را پس از هر شليك بارگذاري مي كنند. سلول مكان شلوغي است، بيشتر شبيه شهري كه اشياء آن هميشه در حال حركت مداوم هستند و جالب است كه همه موتورها به يك شكل رفتار كنند. اين تحقيق توسط موسسه ملي سلامتي و بنياد ملي علم و. . . پديده آمده است.
منبع: Sciencedaily, 11 June