پی بردن به رفتار سلول‌ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی

در یک مطالعه جدید، دانشمندان با استفاده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی تخصصی، قدمی به درک رفتار سلول‌ها نزدیکتر می‌شوند.

پیش از این، محققان به منظور مطالعه غشاهای سلولی، اغلب باید نمونه‌ها را منجمد می‌کردند، اما رفتار پروتئین درون نمونه‌های منجمد شده با یک محیط بیولوژیکی طبیعی متفاوت است.

در حال حاضر، محققان با استفاده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی می‌توانند تک پروتئین‌ها را در یک نمونه غیر منجمد (در محیط بیولوژیکی طبیعی) مشاهده کنند. این ابزار مشاهدۀ جدید به دانشمندان کمک می‌کند تا در مورد چگونگی رفتار سلول‌ها هنگام تولید اجزای جدید، پیش بینی‌های بهتری انجام دهند.

نگاه بلافاصله 3 بعدی میکروسکوپ نیروی اتمی

گاوین کینگ، دانشیار فیزیک و نجوم در دانشگاه میسوری می‌گوید: در حال حاضر، توانایی پیش بینی رفتار سلولی، حلقه گمشده در زیست شناسی سلولی است. کینگ ادامه می‌دهد: ما هنوز تمام جزئیات را در مورد تعدادی از فرایندهای بیولوژیکی نمی‌دانیم. به عنوان مثال، هنگامی که دارو به یک سلول وارد می‌شود، باید از غشای سلول عبور کند که ممکن است منجر به واکنش شود. با دانش بیشتر درمورد این واکنش، ما بهتر می‌توانیم داروهایی تولید کنیم که می‌توانند یک ناحیه خاص را هدف قرار دهند و درنتیجه عوارض جانبی کمتر را به همراه داشته باشند.

میکروسکوپ نیروی اتمی قادر به ردیابی سه بعدی تک پروتئین در شرایط بیولوژیکی (در مایع در دمای اتاق) است. این میکروسکوپ دارای یک بازوی رباتیک است که یک سوزن ریز به انتهای آن متصل است.

محققان، بازوی رباتیک را دقیقا بر روی نمونه ای که می‌خواهند تحلیل کنند، قرار می‌دهند. سپس، خیلی آرام چندین بار سوزن را به نقاط مختلف نمونه می‌زنند و یک تصویر سه بعدی و بی‌درنگ از یک پروتئین ایجاد می‌شود.

فیلم مولکولی میکروسکوپ نیروی اتمی

محققان اخیرا در مطالعات جدیدی روی تصویربرداری از پیامدهای واکنش شیمیایی تمرکز کرده‌اند که درون یک پروتئین خاص از باکتری‌های E.coli که مسئول انتقال پروتئین‌های دیگر در داخل غشای سلولی هستند، اتفاق می‌افتد.

به دلیل سادگی سلول‌های باکتری E.coli است که آن را انتخاب کردند. در حالی که محققان قادر به کنترل لحظه دقیق واکنش نبودند، حرکت ضربه زدن میکروسکوپ نیرویی اجازه داد تا محققان در لحظه ببینند چگونه این پروتئین در واکنش به انتشار انرژی شیمیایی تغییر شکل داده است. این تغییرات به طور مستقیم با عملکرد بیولوژیکی پروتئین مرتبط است.

کینگ می‌گوید: ما می‌توانیم فقط به یک پروتئین چشم بدوزیم، اجزای مختلف را اضافه کنیم، و سپس ببینیم چه اتفاقی می‌افتد. این مانند ساخت یک فیلم از یک تک مولکول است که کار بیولوژیکی خود را انجام می‌دهد. ما در واقع در ابتدای فهم جزئیات مکانیکی چگونگی کار سلول‌ها هستیم، اما به دلیل اینکه این ابزارها با سرعت زیادی در حال دقیقتر شدن هستند، می‌توانند در آینده اطلاعات ضروری را به ما ارائه دهند.