حدد الباحثون في جامعة جوهانس غوتنبرغ ماينز (JGU) ، ومعهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمر وجامعة تكساس في أوستن شكلاً من أشكال الحركة الجزيئية التي لم يتم ملاحظتها من قبل. عندما يعرف ما يُعرف باسم “جزيئات الضيوف” – الجزيئات التي يتم استيعابها داخل جزيء مضيف – تخترق قطرات من بوليمرات الحمض النووي ، فإنها لا تنتشر فيها ببساطة بطريقة عشوائية ، ولكنها تنتشر من خلالها في شكل موجة أمامية محددة بوضوح. “هذا تأثير لم نتوقعه على الإطلاق” ، كما يشير Weixiang Chen من قسم الكيمياء في JGU ، الذي لعب دورًا رئيسيًا في الاكتشاف. تم نشر نتائج فريق البحث اليوم في مقال في المجلة المرموقة طبيعة التكنولوجيا النانوية. الرؤى الجديدة ليست أساسية فقط لفهمنا لكيفية تنظيم الخلايا ، ولكنها يمكن أن تسهم أيضًا في تطوير المواد الحيوية الذكية ، وأنواع مبتكرة من الأغشية ، وناقلات قابلة للبرمجة للمكونات النشطة وأنظمة الخلايا الاصطناعية القادرة على تقليد التعقيد التنظيمي للعمليات في شركات المعيشة. أنماط الموجة الجزيئية بدلاً من الانتشار التقليدي
عادة ما يتم توزيع الجزيئات في جميع أنحاء السوائل عن طريق الانتشار البسيط. على سبيل المثال ، إذا قمت بإضافة صبغة زرقاء إلى كوب من الماء ، فإن الصبغة تتفت تدريجياً في السائل ، وتشكل تدرجات ألوان ناعمة ضبابية. ومع ذلك ، فإن السلوك المرصود لجزيئات الضيف في قطرات الحمض النووي مختلف تمامًا. يوضح البروفيسور أندرياس والثر من قسم الكيمياء في JGU ، الذي قاد المشروع البحثي: “تتحرك الجزيئات بطريقة منظمة ومراقبة تتعارض مع النماذج التقليدية ، وهذا يتطلب شكل ما يبدو أنه موجة من الجزيئات أو حدود متنقل”.
استخدم فريق البحث قطرات مكونة من آلاف الخيوط الفردية من الحمض النووي ، وهي الهياكل المعروفة أيضًا باسم المكثفات الجزيئية الحيوية. ما يهم بشكل خاص في هذا الصدد هو حقيقة أن خصائص القطرات يمكن تحديدها بدقة بمساعدة هياكل الحمض النووي وغيرها من المعلمات ، مثل تركيز الأملاح. علاوة على ذلك ، فإن هذه القطرات لها نظيراتها في الخلايا البيولوجية ، والتي تكون قادرة على استخدام مكثفات مماثلة لترتيب العمليات الكيميائية الحيوية المعقدة دون الحاجة إلى الأغشية. ويؤكد تشن: “تمثل قطراتنا الاصطناعية نظامًا نمطًا ممتازًا يمكننا محاكاة العمليات الطبيعية والتوصل إلى فهمها بشكل أفضل”. في قطراتهم ، قام الباحثون بتقديم خيوط الحمض النووي “ضيف” مصممة خصيصًا والتي يمكن أن تعرف على وجه التحديد الهيكل الداخلي للقطرات وربطها. وفقًا للفريق ، فإن الحركة المثيرة للاهتمام لجزيئات الضيف ، التي تم اكتشافها الآن لأول مرة ، تعزى جزئيًا إلى الطريقة التي يجمع بها الحمض النووي المضافة والحمض النووي الموجود في القطرات على أساس مبدأ المفتاح والإغلاق. هذا يعني أن المادة المحيطة تصبح أقل كثافة ولم تعد ثابتة في مكانها ، بحيث تتطور الحالات الديناميكية المتورمة محليًا. ويضيف تشن: “تستمر الجبهة المحددة جيدًا والمركزة في المضي قدمًا بطريقة خطية مع مرور الوقت ، مدفوعة بالربط الكيميائي وتحويل المواد وتفاعلات الحمض النووي القابلة للبرمجة. شيء جديد تمامًا عندما يتعلق الأمر بالمادة الناعمة.”
أساس جديد لفهم العمليات الخلوية
لا تعتبر النتائج ذات صلة فقط بتزويدنا بفهم أفضل لفيزياء المادة الناعمة ، ولكن أيضًا لتحسين معرفتنا بالعمليات الكيميائية التي تحدث في الخلايا. “قد تكون هذه واحدة من الأجزاء المفقودة من اللغز التي ، بمجرد تجميعها ، سوف تكشف لنا كيف تنظم الخلايا الإشارات وتنظيم العمليات على المستوى الجزيئي” ، يقول Walther. سيكون هذا أيضًا موضع اهتمام عندما يتعلق الأمر بمعالجة الاضطرابات التنكسية العصبية التي تهاجر فيها البروتينات من نوى الخلايا إلى السيتوبلازم ، وتشكل مكثفات هناك. مع هذا العمر ، فإنها تتحول من ديناميكية إلى حالة أكثر استقرارًا وتبني الألياف المشاكل. “من المتصور تمامًا أننا قد نكون قادرين على إيجاد طريقة للتأثير على عمليات الشيخوخة هذه بمساعدة رؤيتنا الجديدة ، بحيث يمكن أن تظهر على المدى الطويل ، نهجًا جديدًا تمامًا لعلاج الأمراض التنكسية العصبية”.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
