پژوهشگران انگلیسی برای اولین بار، روشی
برای طراحی و ساخت رشتههای پروتئینی با نظم و ترتیب خاص در مقیاس نانو کشف
کردند.
Derek Woolfsonو همکارانش از دانشگاه Bristol ، سیستمی متشکل از دو پپتید
که معمولاً در آب به‌صورت رشتههای پروتئینی ضخیمی تودهای درمیآیند طراحی
کردند که نظم و ترتیب خاصی در مقیاس نانو نشان میدهند و به‌عنوان نوعی
مشابهسازی از تودههای رشتهای طبیعی خاص به شمار می‌روند.
این روش میتواند از منظری دیگر روشی برای ساخت مواد زیستی با ساختار نانو
در کاربردهایی در زیستشناسی و نانوزیستفناوری سنتزی باشد.
گروه Woolfson چند سال قبل اولین نسل از رشتههای خودانباشتهشونده متشکل
از دو پپتید مکمل
«leucine-zipper» را طراحی کردند.
این واحدهای ساختمانی نه تنها ساختارهای رشتهای نازک و طویل را تشکیل میدادند،
بلکه به همدیگر پیوسته، رشتههای ضخیمی متشکل از صدها رشته نازک را تشکیل
دادند.
دکترWoolfson میگوید:” ما علت این تودهای شدن را جستجو کردیم و دریافتیم
که میتوانیم برهمکنش‌های یک رشته کوچک با رشته کوچک دیگر را به گونهای که
باعث ایجاد نظم و ترتیب قابل ملاحظهای در مقیاس نانو در سیستم جدید شوند،
طراحی کرده و بسازیم.”
در طرح اصلی Woolfson، پپتیدهای مکملleucine-zipper برای درآمدن به شکل
دیمرهای متناوب ساخته شده بودند که متفاوت با ساختارهای طبیعی بودند که از
واحدهای ساختاری یکسانی بهره میگرفتند. این دیمرهای متناوب به‌دلیل اینکه
از قسمت انتهایی خود آزادند استعداد چسبیدن و اتصال به یکدیگر را دارند.
در کار جدید، این محققان توجهشان را به وجوه بیرونی رشتههای کوچک معطوف
داشته، برهمکنش‌های باردار شده مکملی را طراحی کردند تا رشتههای کوچک را
بیشتر به یکدیگر نزدیک کنند و باعث ضخیم شدن آنها شوند.
نکته شگفتآور این بود که در این حالت نیز به نظر می‌رسید رشتههای کوچک در
یک حالت کاملاً موازی و مرتب به یکدیگر نزدیک میشوند. پژوهشگران با
استفاده از میکروسکوپ الکترونی و تفرق اشعه x دریافتند که پپتیدها در سیستم
طراحی‌شده به‌صورت میلههای مارپیچ α، که به‌صورت دوتایی به هم تابیده شدهاند،
تودهای شده و به شکل یک شبکه ششوجهی سه‌بعدی با اندازه ۸/۱نانومتر دسته‌بندی
میشوند. میلهها به‌وسیله محور رشته با طول ۲/۴ نانومتر، که دقیقاً با طول
پپتیدهای طراحی‌شده مطابقت دارد، جدا شدهاند.
دومین سطح از نظم و ترتیب به‌صورت شیارهایی که امتداد قائم آنها به محور
رشته طویل ختم میشود، مشاهده میشود. این شیارها در طول تمام رشتهها که
به بیش از ده میکرون میرسد امتداد یافته، نشاندهنده پیوستگی بلوری در
سراسر ساختار رشتهها هستند. تقسیمبندی شیارها به‌آسانی و با تغییر طول
پپتیدها کنترل میشود.
این رشتههای پروتئینی میتوانند به‌عنوان چارچوبی برای نمایش عمل مولکول‌های
زیستی دیگر در مقیاس نانو یا به‌طور کلیتر به‌عنوان قالبی سازگار با محیط
زیست برای کمک به رشد سلولی و مهندسی بافت استفاده شوند. اعضای این گروه
قصد دارند تا با استفاده از روش خود ساختارهای اتمی‌ای طراحی کنند که کار
مشکلی خواهد بود. گام بعدی آنها حرکت ب سوی آراستن این رشته با مواد زیستی،
معدنی و پلیمری است.
|
