دانشمندان ساختار پروتئین تشکیل دهنده شیشه در قارچ ها را تعیین می کنند – ScienceDaily


قارچ های شیشه ای – همانطور که از نامش پیداست – دارای اسکلتی مبتنی بر شیشه هستند که از شبکه ای از سوزن های شیشه ای ، قلاب ها ، ستاره ها و کره ها تشکیل شده است. برای دستیابی به چنین معماری منحصر به فردی ، آنها باید شکل شیشه های بی نظم را دستکاری کنند و عناصر بسیار منظم و متقارنی را تشکیل دهند. الیاف کریستالی نازک ساخته شده از پروتئینی معروف به سیلیکاتین در کانالهای داخل این عناصر شیشه وجود دارد. شناخته شده است که کریستال های سیلیکاتین مسئول سنتز شیشه در قارچ ها و تشکیل اسکلت شیشه هستند. با این حال ، تاکنون تلاش برای تعیین ساختار سه بعدی این پروتئین ، چگونگی جمع شدن آن به بلورها و چگونگی شکست آنهایی که اسکلت شیشه را تشکیل می دهند ، بیان شده است. عمدتا به این دلیل که هیچ کس نتوانسته است این کریستال ها را در آزمایشگاه تولید کند.

تیمی از محققان به سرپرستی دکتر ایگور زلوتنیکوف از B CUBE- مرکز مهندسی زیستی مولکولی در TU درسدن رویکردی غیرمعمول را امتحان کردند. به جای تولید سیلیکاتین در آزمایشگاه و تلاش برای تهیه بلورهای آزمایشگاهی برای بررسی ساختار ، محققان تصمیم گرفتند سوزن های شیشه ای را از اسکلت اسفنج برداشته و کریستال های کوچکی را که از قبل در داخل وجود دارند تجزیه و تحلیل کنند.

تیم زلاتنیکوف ، به همراه محققان مرکز درسدن تجزیه و تحلیل درسدن (DCN) در مرکز الکترونیک پیشرفته درسدن (cfaed) ، از میکروسکوپ الکترونی انتقال قدرت با وضوح بالا (HRTEM) برای بررسی بلورهای سیلیکات بسته بندی شده در سوزن های شیشه استفاده کردند. وی توضیح می دهد: “ما ساختاری بسیار مرتب و در عین حال پیچیده مشاهده كردیم. با تجزیه و تحلیل نمونه ، متوجه شدیم كه این ماده مخلوطی از مواد آلی و معدنی است. این بدان معناست كه هم پروتئین ها و هم شیشه ، یك ابرسازه ترکیبی را تشکیل می دهند که به گونه ای اسکلت قارچ را تشکیل می دهد.” دکتر زلاتنیکوف.

یک روش سنتی برای بدست آوردن ساختار سه بعدی پروتئین ، قرار گرفتن بلور آن در معرض اشعه X است. هر کریستال پروتئینی اشعه X را به طور متفاوتی پراکنده می کند و تصویری منحصر به فرد از آرایش داخلی آن ارائه می دهد. محققان می توانند با چرخاندن کریستال و جمع آوری تصاویر مشابه از زوایای مختلف ، از روشهای محاسباتی برای تعیین ساختار سه بعدی پروتئین استفاده کنند. چنین رویکردی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد و اساس زیست شناسی ساختاری مدرن است. برای کریستالهایی با اندازه حداقل 10 میکرون خوب کار می کند. با این حال ، گروه Zlotnikov می خواست بلورهای سیلیکاتین را که حدود 10 برابر کوچکتر بودند ، تجزیه و تحلیل کند. هنگامی که در معرض اشعه ایکس قرار می گیرند ، تقریباً بلافاصله آسیب می بینند ، و جمع آوری یک عکس کامل از بسیاری زوایا را غیر ممکن می کند.

محققان با پشتیبانی تیم منبع نور سوئیس PSI (SLS) از روش جدید در حال ظهور موسوم به کریستالوگرافی سریال استفاده کردند. فیلیپ لئونارسکی ، دانشمند از خطوط پرتوی PSI که در این مطالعه شرکت کرد ، گفت: “شما تصاویر پراش از بسیاری از کریستال ها را ترکیب می کنید.” “با روش سنتی ، شما یک فیلم می سازید. با روش جدید ، تصاویر زیادی به دست می آورید ، سپس آنها را برای رمزگشایی ساختار ترکیب می کنید.” هر عکس در قسمت متفاوتی از کریستال کوچک یا حتی کریستالی متفاوت گرفته می شود.

در مجموع ، محققان بیش از 3500 تصویر پراش اشعه ایکس از 90 سوزن شیشه ای را در جهت گیری کاملا تصادفی جمع آوری کردند. آنها با استفاده از پیشرفته ترین روش های محاسباتی توانستند نظمی در هرج و مرج پیدا کرده و با جمع آوری داده ها اولین ساختار سه بعدی کامل سیلیکاتین را تعیین کنند.

دکتر زلوتنیکوف می گوید: “قبل از این مطالعه فرض بر این بود که ساختار سیلیکاتین بر اساس شباهت آن با پروتئین های دیگر است.” با استفاده از ساختار سه بعدی سیلیکاتین که به تازگی بدست آمده است ، محققان توانستند مونتاژ و عملکرد آن را در اسکلت شیشه ای قارچ درک کنند. آنها یک مدل محاسباتی از روبنای داخل سوزن شیشه ای ساختند و تصاویر پیچیده اولیه ابرسازه های شیشه ای پروتئینی بدست آمده با HRTEM را توضیح دادند.

دکتر زلوتنیکوف نتیجه گیری می کند: “ما اطلاعات مفصلی در مورد وجود یک روبنا سه بعدی عملکردی شیشه پروتئین در یک موجود زنده ارائه داده ایم. در حقیقت ، آنچه ما توصیف می کنیم اولین چیزی است که در مجموعه مجموعه ای از کریستال-مواد معدنی ترکیبی پروتئین های معدنی شناخته شده است.”

منبع تاریخچه:

مواد تهیه شده توسط دانشگاه صنعتی درسدن. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*