تکنیک جدید کمک می کند تا نحوه تنظیم فسفوریلاسیون رویدادهای سلولی را از هم باز کند



هر روز میلیون ها فرآیند بیولوژیکی در بدن ما در سطح سلولی اتفاق می افتد. مطالعه این فرآیندها می تواند به ما کمک کند تا در مورد نحوه عملکرد سلول ها بیشتر بدانیم، زمینه ای که همچنان محققان را به خود جلب کرده است. اخیرا اما بازیگر جدیدی در این زمینه ظاهر شده است. یک روش تحلیلی جدید – تشخیص تک مولکولی – به دلیل موفقیت در مشاهده مولکول های خاص و مرتبط با بیولوژیکی و فرآیندهای مرتبط با آنها شتاب بیشتری به دست آورده است.

دانشمندان روش‌هایی را برای استفاده از روش‌های تشخیص تک مولکولی برای مطالعه پروتئین‌ها و تغییرات پس از ترجمه آن‌ها (PTMs) امتحان کرده‌اند. PTM ها تغییرات آنزیمی هستند که پس از سنتز پروتئین مشاهده می شوند، که در آن گروه های عاملی به اسیدهای آمینه موجود در پروتئین اضافه می شوند و آن را قادر می سازند تا عملکرد خاصی را انجام دهد. مطالعه PTM ها می تواند به ما در درک سیگنال های سلولی و منشاء چندین بیماری کمک کند. با این حال، سنجش هایی که این کار را انجام می دهند باید بسیار انتخابی و مختص آن پروتئین باشند. با توجه به عدم حساسیت تکنیک های فعلی، به دست آوردن اندازه گیری های PTM تک مولکولی چالش برانگیز است.

اخیراً، محققان مؤسسه فناوری توکیو (Tokyo Tech) راهی “برق کننده” برای غلبه بر این محدودیت ها یافته اند. در موفقیت اخیر خود، منتشر شده در مجله انجمن شیمی آمریکاتیمی از دانشمندان به سرپرستی دانشیار توموآکی نیشینو از توکیو فناوری، تشخیص تک مولکولی فسفوریلاسیون در پپتیدها – زنجیره‌های اسید آمینه کوتاه – و تشکیل یک اتصال ارتوفسفات را با کمک امضاهای الکترونیکی گزارش کردند. دکتر نیشینو توضیح می دهد: “ما فسفوریلاسیون پپتیدی، یک PTM کهن الگویی و مرتبط با بیولوژیکی را برای مطالعات تشخیص خود انتخاب کردیم. هدف این بود که ابزاری ایجاد کنیم که بتواند حتی کوچکترین تغییر را در ساختار شیمیایی اسیدهای آمینه تشخیص دهد.”

برای شروع، این تیم خواص الکترونیکی پپتیدهای فسفریله شده را با استفاده از آنالوگ معدنی آنها، اسید اورتوفسفریک (H3PO4). آنها یک محلول فسفات (PO43-­) و آن را تحت یک تکنیک شکستن اتصال (BJ) به کمک میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) قرار دادند. هنگامی که جریان بین دو الکترود STM طلا رد شد، یک گروه ارتوفسفات پیدا شد که به دلیل برهم کنش اتم‌های اکسیژن با بار منفی با طلا، نانوشکاف بین الکترودها را با تشکیل یک اتصال پایدار پل می‌کند. این اتصال و امضای آن بود که آزمایش‌های بیشتری را انجام داد.

اتصال تک ارتو فسفات دارای رسانایی بالایی 0.4 G بود0 و خواص الکترونیکی متمایز، که دومی این روش را قادر می سازد تا بسیار خاص باشد و PTM مورد نظر را با دقت حس کند (یعنی فسفوریلاسیون). تیم برای آزمایش بیشتر تکنیک خود، این کار را انجام داد در موقعیت سنجش فسفوریلاسیون تک مولکولی، که در آن آنها قادر به تمایز بین پپتیدهای فسفریله و غیر فسفریله با 95 درصد دقت و ویژگی 91 درصد بودند.

روش نشان‌داده‌شده در این مطالعه چشم‌اندازی پیش‌بینی‌نشده به دنیای PTMs در پروتئین‌ها ارائه می‌کند. این تکنیک جدید همچنین راه های جدیدی را برای استفاده از تشخیص تک مولکولی PTMs در تشخیص بالینی و کاربردهای دارویی باز خواهد کرد. “ارتباط قوی بین فسفوریلاسیون پروتئین و پاتوژنز طیف گسترده ای از بیماری ها وجود دارد. روش ما به دانشمندان این امکان را می دهد تا چگونگی تنظیم فسفوریلاسیون رویدادهای سلولی را که منجر به منشاء بیماری می شود و در نتیجه به توسعه درمان ها کمک کند” دکتر نیشینو نتیجه می گیرد.

تشخیص سطح مولکولی برای ریشه کنی بیماری در مقیاس بزرگ!

منبع:

موسسه فناوری توکیو

مرجع مجله:



منبع