غشای سلولی مدل جدید می تواند کلیدی در کشف خواص پروتئین جدید باشد

0

غشای سلولی مدل جدید می تواند کلیدی در کشف خواص پروتئین جدید باشد

غشای سلولی ، مرز دیواره مانند بین سلول و محیط خارج آن ، در درجه اول از دو نوع مولکول زیستی تشکیل شده است: لیپیدها و پروتئین ها. گونه های مختلف لیپیدی از نزدیک با هم ترکیب می شوند و یک لایه دو لایه یا “لایه دو لایه” ، ساختار بنیادی غشا را تشکیل می دهند ، در حالی که پروتئین ها در لایه دو لایه قرار دارند یا به آن متصل هستند.

دانشکده ها : پروتئین های غشایی مسئول فعالیت های مختلف سلولی مهم هستند و اختلال در عملکرد آنها می تواند منجر به مشکلات جدی در سلامتی شود. مطالعه ساختارهای پروتئینی غشایی و نحوه رفتار آنها به دانشمندان کمک می کند ارتباط آنها با بیماری ها را بهتر درک کرده و به توسعه دارو کمک کنند.

گروهی از محققان به سرپرستی دانشگاه Vanderbilt اخیراً روش تأثیر پروتئین های غشایی توسط لیپیدهای اطراف خود را روشن کرده اند. با توسعه یک نوع جدید از مدل غشایی ، دانشمندان توانستند نشان دهند که می تواند شکل و رفتار پروتئین را در اثر قرار گرفتن در معرض ترکیبات مختلف چربی تغییر دهد.

محققان ساختار غشای مصنوعی را با استفاده از اشعه ایکس و پراکندگی نوترون در وزارت انرژی (DOE) بروکهاون (BNL) و آزمایشگاه های ملی اوک ریج (ORNL) تأیید کردند. یافته های آنها در ژورنال انجمن شیمی آمریکا منتشر شد.

چارلز ساندرز ، استاد بیوشیمی دانشگاه وندربیلت و نویسنده مربوطه در مطالعه جدید گفت: “این کار نشان داد که یک پروتئین می تواند در محیط های مختلف لیپیدی غشایی کاملاً تغییر کند ، و ما فکر می کنیم این زمینه تحقیقات جدیدی را ایجاد می کند.”

طرح های چربی و مدل غشای سلولی

غشای سلولی از انواع مولکول های چربی تشکیل شده است. اخیراً ، مطالعات نشان داده است که برخی از لیپیدها در غشای سلولی می توانند با هم جمع شوند و خوشه هایی را تشکیل دهند ، که به آنها نیز رفتند. برخی از دانشمندان معتقدند که کلک ها ممکن است در سراسر غشا move حرکت کرده و با مولکولهای دسته بندی نشده همزیستی داشته باشند. سندرز گفت: “یک پارچه لیپیدی مانند یک مهمانی در یک مهمانی است.” “آنها ممکن است در مهمانی حرکت کنند ، اما همیشه این همان افرادی هستند که با یکدیگر صحبت می کنند.”

آزمایشگاه وی در حال بررسی چگونگی تأثیر پارچه ها بر پروتئین های غشایی و فعالیت های سلولی مرتبط با آنها است. در کار جدید ، سندرز و تیمی از محققان غشای مصنوعی ایجاد کرده اند که قادر است مقادیر زیادی از دو مولکول چربی را ترکیب کند که تصور می شود در غشای سلول کلسترول و اسفنگومیلین ایجاد می کند. رویکرد آنها شامل ایجاد ساختارهای بیولوژیکی دیسک شکل ، معروف به دوچرخه است که می تواند یک مدل ساده از لایه دو لایه لیپیدی غشای سلولی را تولید کند .

جان کاتساراس ، بیوفیزیکدان و دانشمند پراکندگی نوترون در ORNL و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: “کلسترول و اسفنگومیلین در غشای سلولی همه گیر هستند اما در نسخه های قبلی دوچرخه با هم وجود نداشته اند. “این کلاس جدید از دوچرخه ها دارای ترکیب لیپیدی است که به اعتقاد ما از نظر بیولوژیکی بیشتر مرتبط است.”

تکنیک های تکمیلی تجزیه و تحلیل جامعی را ارائه می دهند

محققان پس از توسعه دوچرخه ها ، از تکنیک های پراکندگی نوترون و اشعه ایکس با زاویه کوچک برای تعیین دقیق شکل و سازمان ساختاری مواد استفاده کردند.

نوترون ها می توانند عناصر نوری مانند هیدروژن را تشخیص دهند ، در حالی که اشعه X نسبت به عناصر سنگین تر حساسیت بیشتری دارد ، به این معنی که هر روش پراکندگی می تواند اطلاعات منحصر به فرد مربوط به همان ماده را نشان دهد. با استفاده از هر دو روش ، محققان مدل دقیق تری از سیستم غشا ساختند.

 “پراکندگی نوترون و اشعه X بسیار مکمل یکدیگر هستند.” “با هم ، این تکنیک ها قادر به ارائه یک تصویر کامل از ساختار دوچرخه بودند.”

اندازه گیری مکمل دوچرخه نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی برقی – انتقال در دانشگاه Vanderbilt انجام شد.

کشف خواص جدید پروتئین

برای ارزیابی چگونگی استفاده از غشای مدل جدید برای درک ترکیب چربی و روابط پروتئین غشایی ، دانشمندان دوچرخه های خود را به یک قطعه پروتئین به خوبی مطالعه شده معرفی کردند که به آن C99 گفته می شود. این قطعه یک ناحیه از پروتئین غشایی به نام پروتئین پیش ساز آمیلوئید را تشکیل می دهد که به عقیده کارشناسان با بیماری آلزایمر مرتبط است.

با استفاده از روشهای مختلف توصیف ، تیم تفاوتهای ساختار پروتئین و پویایی پروتئین را در هنگام قرارگرفتن در مدل غشای جدید مشخص کرد. قابل ذکر است ، آنها قطعات C99 را که در گذشته در سایر غشاهای مدل گزارش نشده بودند ، با یکدیگر مرتبط می کنند. فرضیه محققان این مکانهای اتصال تازه کشف نشده می تواند در تنظیم سایر فعل و انفعالات پروتئین با این قطعه نقش داشته باشد.

این تیم قصد دارد آزمایشات دیگری را انجام دهد تا تأیید کند که آیا سیستم جدید دوچرخه ای دارای یک محیط قایق چربی است. دانشمندان قبلاً خواص قارچ لیپیدی را در وزیکولهای مصنوعی ، یک ساختار بیولوژیکی توخالی کروی که توسط یک لایه دو لایه لیپیدی پوشانده شده است ، شناسایی کرده اند ، اما در سایر ذرات کوچک ، مانند دوچرخه ها وجود ندارد.

هاچیسون گفت: “هیچ ذره کوچک غیر وزیکولی شناخته شده ای وجود ندارد که دارای خواص شبیه قایق لیپیدی باشد.” “اثبات این امر می تواند یک اسلم اسک باشد.”