اخبار

ابزار نوری پروتئین ملانوپسین

فهرست مطالب

ابزار نوری پروتئین ملانوپسین

 

استراتژی جدیدی برای طراحی پروتئین های حساس به نور توسط محققان (RUB) ( Ruhr-Universität Bochum ) تهیه شده است. چنین پروتئین هایی که به عنوان ابزارهای نوری نیز شناخته می شوند ، می توانند از طریق تکانه های نور روشن و خاموش شوند ، بنابراین فرآیندهای سلولی خاص را  راه اندازی می کنند. به عنوان مثال ، آنها می توانند برای تحلیل و کنترل نحوه انتقال سیگنال توسط سلولهای عصبی مورد استفاده قرار گیرند. تاکنون محققانی که در حال توسعه ابزارهای نوری هستند.

مجبور شده اند که به ازمون و خطا متوسل شوند. اکنون ترکیبی از روشهای به کمک رایانه و آزمایش ، راه را برای رویکرد هدفمند تر هموار کرده است.

با همکاری یک همکار از مونستر ، تیم به سرپرستی پروفسور استفان هریلیتز ، گروه عمومی جانورشناسی و عصب شناسی در RUB و پروفسور کلاوس گرورت ، دپارتمان بیوفیزیک در RUB ، مقاله ای را درباره این روش در ژورنال “Chembiochem” منتشر کرده است.  که به عنوان داستان جلد نسخه از 15 ژوئیه 2019 نمایش داده شد.

روشن و خاموش کردن پروتئین ها با نور در رنگ های مختلف

نمونه ای از ابزار نوری پروتئین ملانوپسین است. می توان با دو سیگنال نوری در رنگ های مختلف روشن و خاموش شد. راضیه کاراپینار از گروه عمومی جانورشناسی و مغز و اعصاب توضیح می دهد:

“اغلب ، بیش از فقط یک ابزار نوری مورد نیاز است ، به عنوان مثال اگر دو فرآیند مختلف در یک سلول به طور مستقل از یکدیگر کنترل شوند.

دکتر تیل روداک ، بیوفیزیکولوژیست بوچوم می افزاید ” بنابراین ما باید اطمینان حاصل کنیم که سیگنالهای رنگی برای هر دو ابزار با هم همپوشانی ندارند:

تیم تحقیقاتی Klaus Gerwert و استفان هرلیتز یک استراتژی ترکیبی برای مهندسی پروتئین هدفمند ملانوپسین و سایر ابزارهای نوری تولید کرده اند. برای این منظور ، محققان روش های محاسبه به کمک رایانه را با اندازه گیری الکتروفیزیولوژیک ترکیب کردند.

شبیه سازی رایانه رنگ  نور فعال را تعیین می کند

آنها با استفاده از شبیه سازی های کامپیوتری شیمی کوانتومی ، طیف رنگ نور مورد نیاز را برای فعال سازی پروتئین محاسبه کردند. بنابراین محاسبه کردند که آنها بلاک هاب مجزا پروتئین را شناسایی می کنند, تبادل بلوک های ساخت پروتئین منفرد بر رنگ نور تأثیر می گذارد. شبیه سازی رایانه ای لیستی از انواع پروتئین تولید می کند که به عنوان ابزار بالقوه نوری شناخته می شوند. پس از آن ، محققان از معیارهای الکتروفیزیولوژیکی برای تجزیه و تحلیل کاندیداهای امیدوارکننده با توجه به پتانسیل نوری خود استفاده کردند.

این شامل حساسیت به نور است ، یعنی چقدر نور برای روشن و خاموش کردن پروتئین لازم است ، همچنین سرعت و گزینشی که مکانیزمها پس از فعالیت روشن و خاموش کردن در آن پیاده سازی شده یا خاتمه می یابد. یک ابزارنوری خوب را می توان با سرعت پی در پی با شدت کم نور روشن و خاموش کرد.

اعتبارسنجی با ابزار نوری در تحقیقات سطح بالا

این تیم با استفاده از ابزار نوری  Channelrhodopsin-2 در تحقیقات سطح بالا استراتژی ترکیبی جدید را سنجیدند. محققان برای این پروتئین از شبیه سازی رایانه ای استفاده کردند تا تأیید کنند که تبادل بلاک های ساخت پروتئین بر رنگ نور فعال کننده چگونه تأثیر می گذارد. پیش آگهی ها با مقادیر اندازه گیری شده در آزمایشات مطابقت داشتند.

دکتر استفان تننیگیت گفت: “این مطابقت نشان می دهد که استراتژی ما چقدر قابل اعتماد است ، و همچنین کاربرد آن برای پروتئین هایی که ما از آن چیزی زیادی نمی شناسیم ، مانند ملانوپسین ، معتبر است.”

انواع ملانوپسین جدید

این گروه با استراتژی خود ، بلوک های ساخت پروتئین خاص را در ملانوپسین تغییر داد ، بنابراین رنگ نور را برای فعال سازی مولکول ها دستکاری می کنند ، بدون اینکه عملکرد پروتئین را مختل کنند. رنگ نور که نسخه ملانوپسین معمول را فعال می کند با بسیاری از ابزارهای نوری دیگر همپوشانی دارد – به همین دلیل نمی توان از آنها در ترکیب استفاده کرد.

استفان هریلیتز می گوید: “من اطمینان دارم که ترکیب این نوع جدید ملانوپسین با سایر ابزارهای نوری در آینده به منظور کنترل فرآیندهای پیچیده سلولی امکان پذیر خواهد بود.”

“کلاوس Gerwert نتیجه می گیرد:” بر خلاف روش های سنتی مهندسی پروتئین مبتنی بر آزمایش و خطا ، رویکرد ما به لطف پیش آگهی های خودکار به کمک رایانه که می تواند همزمان بر روی چندین کامپیوتر محاسبه شود ، زمان زیادی را صرفه جویی می کند.

ترجمه و گردآوری : فائزه الیاسی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا