الهام‌بخشی جذاب برای ریزموتورهای آینده

در راستای همین پروژه محققان دانشگاه پوردو و دانشگاه کاتولیک آمریکا مکانیسم نوینی را برای چگونگی کارکرد موتورهای مولکولی ارائه نموده‌اند. بخش‌هایی از حرکت متوالی این موتور که بی‌شباهت به حرکت پیستون‌ها در موتور خودرو نیست، موجب انتقال ماده ژنتیکی یا همان «دی.ان.ای» به سر ویروس می‌شود. این موتور برای وارد کردن ساختار «دی.ان.ای» به سر ویروسی همچون4T ضروری است. موتور مشابهی نیز در سایر ویروس‌ها وجود دارد که از آن جمله می‌توان به ویروس تبخال انسانی نیز اشاره کرد.

موتورهای مولکولی در ویروس‌های دارای رشته‌های دوتایی «دی.ان.ای» تاکنون با چنین جزئیات دقیقی مشاهده نشده بودند و از این‌رو اکنون می‌توان به جنبه‌های مختلف کاربردی موتورهای مولکولی پرداخت. محققان تاکنون شناخت چندانی درباره ساختارهای موتوری درون مولکولی نداشته‌اند اما اکنون و به گفته یکی از محققان این پروژه، این یافته جدید به آنها این امکان را می‌دهد تا کارکردهای درونی موتور بسته‌بندی و جابه‌جاکننده درون ویروسی را در سطوح اتمی مورد مطالعه قرار دهند. این موتور مخصوص بسیار قدرتمند و در عین حال سریع است. نکته جالب توجه در این خصوص قدرت بالای موتورهای مولکولی است. محققان دیگری که در این عرصه مطالعات دقیقی داشته‌اند به این باور قطعی رسیده‌اند که موتور مولکولی «4»T قدرتمندترین موتور مولکولی کشف شده تا به اکنون در دنیای ویروسی است که احتمالا تا 2 برابر قدرتمندتر از موتور خودروهاست. این موتورها نیرویی تا 20‌‌برابر نیروی تولید شده به وسیله پروتئین بنیادین عضله تولید می‌کند. این پروتئین یکی از 2 پروتئین اصلی برای ساخت و ساز عضله‌ای و قدرت یافتن ماهیچه‌ها به حساب می‌آید. این ویروس ترکیبی از یک سر و بخش دم است. این موتور که وظیفه بسته‌بندی «دی.ان.ای» را برعهده دارد در نقطه‌ای قرار دارد که در نهایت بخش دم به سر ویروس متصل می‌شود. اکثر موتورهای مولکولی از این دست پس از بسته‌بندی کامل «دی.ان.ای» از کار می‌افتند که این فرآیند طبیعی به بخش دم این امکان را می‌دهد تا به سر ویروس متصل شود. «دی.ان.ای» در حقیقت نگاشت یا نقشه کاملی از مشخصه‌های ویروسی است و بخش سر ویروس از این نقشه را در برابر آسیب‌های احتمالی حفاظت می‌کند و این اطمینان خاطر را ایجاد می‌کند که ویروس می‌تواند با آلوده ساختن ارگانیسم‌های جدید به بازتولید خود ادامه دهد.

دانشمندان دریافته‌اند این موتور بسته‌بندی‌ساز از 2 ساختار حلقه‌ای شکل ساخته شده است و هر‌‌دو این حلقه‌ها حامل 5 بخش ساخته شده از پروتئینی است که «جی.پی.هفده» نامیده می‌شود. محققان می‌توانند با استفاده از فرآیندی موسوم به کریستوگرافی اشعه ایکس ساختار اتمی این بخش‌های پروتئینی را مورد تجزیه و تحلیل دقیق قرار دهند. محققان تنها به استفاده از این تکنیک اکتفا نکرده و از تکنیک دیگری موسوم به میکروسکوپی الکترونی نیز استفاده کردند. استفاده از این تکنیک این امکان را به محققان داده است تا ساختار کلی‌تری از این حلقه‌های موتوری را مورد بررسی و تجزیه و تحلیل خود قرار دهند. آنها دریافته‌اند یکی از حلقه‌ها بر روی دیگری قرار دارد و هر یک از 5 بخش از حلقه بالایی در داشتن پروتئین «جی.پی.هفده» اشتراک دارند. به گفته دانشمندان حلقه پایین در ابتدا به «دی.ان.ای» متصل شده و در ادامه به وسیله حلقه بالایی به سمت بالا کشیده می‌شود و طی این فرآیند «دی.ان.ای» به سمت سر ویروس کشیده می‌شود. این کشش جالب توجه تنها به واسطه نیروهای الکترواستاتیکی میان این دو‌‌حلقه ایجاد می‌شود. اکنون به واسطه این یافته‌های جذاب و تاریخی رابطه میان موتور مولکولی و «دی.ان.ای» کشف شده است. از آن گذشته اکنون محققان مطمئن شده‌اند که این موتور حالت دینامیکی دارد. با استفاده از این یافته‌های جدید و ترکیب آنها با داده‌های ساختاری و بیوشیمیایی، محققان اکنون به نظریات دقیق‌تری درخصوص چگونگی عملکرد موتورهای مولکولی دست یافته‌اند. مهم‌ترین بخش و هدف نهفته در این مطالعه استفاده از یافته‌های به دست آمده برای طراحی و ساخت داروهایی است که با کارکرد موتورهایی از این دست در تعامل بوده و عوارض برجای مانده از عملکرد بیماریزای ویروس‌ها را تا حدود زیادی کاهش می‌دهند. این یافته‌ها کاربردهای دیگری نیز در آینده خواهد داشت و از آنها می‌توان در ساخت جایگزین‌هایی برای آنتی‌بیوتیک‌های فعلی، خلق روش‌هایی برای انتقال مواد ژنتیکی به بیماران در قالب فرآیند ژن درمانی و در نهایت خلق زیرنانو موتورهایی در ماشین آلات آینده استفاده کرد. با این حال باید پذیرفت تحقیقاتی از این دست هنوز در مراحل ابتدایی خود قرار دارند و هنوز زود است تا درباره کاربردهای آتی آنها صحبت کرد. با این حال از هم اکنون می‌توان متصور شد که با استفاده از موتورهای مولکولی که احتمالا در 10 تا 20 سال آینده طراحی و ساخته خواهند شد، شیوه‌های درمانی در بیماری‌های خاص و پیچیده نظیر درمان تومورهای سرطانی پیشرفته با تحولات گسترده همراه شود. البته همه چیز به آینده و توسعه تحقیقاتی از این دست بستگی دارد. با این حال نباید این نکته را فراموش کرد که این بار هم طبیعت و رازهای نهفته در آن الهام‌بخش توسعه دانش بشری شده‌اند.

منبع: science daily
حمیده حسینی