النهار نيوز – صنع “أصغر هوائي في العالم” من DNA!

اميرة الحاج
تكنولوجيا
النهار نيوز – صنع “أصغر هوائي في العالم” من DNA!

 

صنع العلماء أصغر هوائي على الإطلاق ، بطول خمسة نانومتر فقط. وعلى عكس نظيراتها الأكبر حجمًا ، لم يتم تصنيعها لنقل موجات الراديو ، ولكن لجمع أسرار البروتينات المتغيرة باستمرار.

يتكون nanoantenna من DNA ، وهي جزيئات تحمل تعليمات وراثية أصغر بحوالي 20000 مرة من شعرة الإنسان. إنها أيضًا فلورية ، مما يعني أنها تستخدم إشارات ضوئية لتسجيل المعلومات والإبلاغ عنها.

يمكن استخدام هذه الإشارات الضوئية لدراسة حركة وتغيير البروتينات في الوقت الفعلي. جزء من ابتكار هذا الهوائي المعين هو طريقة استخدام جزء المستقبل منه أيضًا لاستشعار السطح الجزيئي للبروتين الذي يدرسه. ينتج عن هذا إشارة مميزة عندما يؤدي البروتين وظيفته البيولوجية.

“مثل الراديو ثنائي الاتجاه الذي يمكنه استقبال وإرسال موجات الراديو ، يتلقى النانو الفلوريسنت ضوءًا من لون أو طول موجي واحد ، اعتمادًا على حركة البروتين الذي يستشعره ، ثم ينقل الضوء مرة أخرى ،” كما يقول الكيميائي ألكسيس فالي بيليسل جامعة مونتريال (UdeM) في كندا. لون آخر يمكننا اكتشافه “.

على وجه التحديد ، تتمثل وظيفة الهوائي في قياس التغيرات الهيكلية في البروتينات بمرور الوقت. البروتينات هي جزيئات كبيرة ومعقدة تؤدي جميع أنواع المهام الأساسية في الجسم ، من دعم جهاز المناعة إلى تنظيم وظائف الأعضاء.

اقرأ أكثر

ومع ذلك ، مع تسريع البروتينات لوظائفها ، فإنها تخضع لتغييرات ثابتة في الهيكل ، والانتقال من حالة إلى أخرى في عملية معقدة للغاية يسميها العلماء ديناميكيات البروتين. وليس لدينا أدوات جيدة لتتبع ديناميكيات البروتين أثناء العمل.

يوضح الفريق في ورقتهم البحثية: “لا تزال الدراسة التجريبية للحالات العابرة للبروتين تمثل تحديًا كبيرًا لأن تقنيات الدقة الهيكلية العالية ، بما في ذلك الرنين المغناطيسي النووي وعلم البلورات بالأشعة السينية ، لا يمكن تطبيقها بشكل مباشر في كثير من الأحيان على دراسة حالات البروتين قصيرة العمر”.

يمكن لأحدث تقنيات تصنيع الحمض النووي – حوالي 40 عامًا قيد التطوير – أن تنتج بنى نانوية مخصصة بأطوال ومرونة مختلفة ، مُحسَّنة للوفاء بالوظائف المرغوبة.

تتمثل إحدى ميزات هوائي الحمض النووي الصغير جدًا هذا في قدرته على التقاط حالات بروتينية قصيرة العمر جدًا. هذا ، كما يقول الباحثون ، يعني أن هناك الكثير من التطبيقات المحتملة هنا ، في كل من الكيمياء الحيوية وتكنولوجيا النانو بشكل عام.

يقول الكيميائي سكوت آرون من UdeM: “على سبيل المثال ، تمكنا من اكتشاف وظيفة الفوسفاتيز القلوية في الوقت الفعلي ولأول مرة مع مجموعة متنوعة من الجزيئات البيولوجية والأدوية ، وهذا الإنزيم له دور في العديد من الأمراض ومنها السرطانات والتهابات الأمعاء المختلفة.

أثناء استكشاف “ عالمية ” تصميمهم ، اختبر الفريق بنجاح الهوائي باستخدام ثلاثة نماذج بروتينية مختلفة – الستربتافيدين ، والفوسفاتيز القلوي ، والبروتين G – ولكن من المحتمل أن يكون هناك المزيد في المستقبل ، وأحد مزايا الهوائي الجديد هو براعة.

كتب الفريق: “يمكن استخدام Nanoantennas لمراقبة الآليات الجزيئية الحيوية المميزة في الوقت الفعلي ، بما في ذلك التغييرات التوافقية الصغيرة والكبيرة”.

يتطلع الباحثون الآن إلى إنشاء شركة تجارية ناشئة حيث يمكن عمليًا تعبئة تكنولوجيا النانو أنتينا واستخدامها من قبل الآخرين ، سواء كانت مؤسسات صيدلانية أو فرق بحثية أخرى.

نُشر البحث في مجلة Nature Methods.

المصدرarabic.rt.com
رابط مختصر