نانوتصویر‌برداری سه‌بعدی از حرکت RNA

محققان دانشگاه میشیگان، با استفاده از یک نوسان ابداعی در طیف‌بینی NMR در
فاز محلول، یک دستگاه نانوتصویر‌برداری ساخته‌اند که نشان می‌دهد مولکول‌های
RNA چگونه تغییر شکل فضایی پیدا می‌کنند. این اطلاعات ممکن است به ساخت
دارو‌های جدیدی منجر شود که علیه ویروس‌هایی نظیر ایدز فعالیت کند.

انیمیشن‌های مشابهی نیز بر اساس محاسبات تئوریک تولید شده، ولی یافته‌های
الهاشمی، استادیار شیمی بخش تحقیقات بیوفیزیک دانشگاه میشیگان، و همکارانش
بر اساس داده‌های تجربی واقعی بوده و زمان بیشتری را نیز نسبت به شبیه‌سازی‌ها
به نمایش می‌گذارند. RNA وظایف مختلفی داخل سلول دارد؛ از تنظیم بیان ژن، و
سایر وظایف حیاتی در سلول گرفته تا عمل‌کردن به‌عنوان یک حسگر که سیگنال‌های
سلولی را دریافت کرده و پاسخ‌های مختلفی را به نمایش می‌گذارد. این مولکول
بسیار ظریف در ویروس‌هایی نظیر HIV که DNA ندارند و فقط برای بقا و تکثیر
به RNA وابسته‌اند، از اهمیت حیاتی بر خوردار است.
معمولاً RNA با اتصال به سایر مولکول‌ها و پس از آن تغییر شکل رادیکالی،
اعمال اثر می‌نماید که این تأثیر خود شامل آبشاری از فرایندهاست. دانشمندان
در مورد این تغییر شکل‌ها با توجه به عکس‌هایی که قبل و بعد از اتصال RNA
به سایر مولکول‌ها گرفته شده، ‌از قبل آگاهی دارند. این عکس‌های استاتیکی
به‌وضوح نشان می‌دهند که این مولکول چه شکل‌هایی به خود گرفته‌است، ولی
نحوه انجام این تغییرات را نشان نمی‌دهند.
نانوویدئوی جدید الهاشمی و همکارانش به‌صورت سه‌بعدی نشان می‌دهد که چگونه
بخش‌هایی از این مولکول
(که در حال طبیعی بازوهای شبه‌نردبانی آن با یک رابط یا مرکز انعطاف‌پذیر
پیوند دارند)، نسبت به هم پیچ می‌خورند، خم می‌شوند و می‌چرخند. الهاشمی در
این مورد می‌گوید: «دستیابی به چنین اطلاعاتی از طریق NMR مرسوم غیر ممکن
است، چون این روش حرکات را نسبت به میدان مغناطیسی‌ای که نمونه در آن قرار
داده شده‌است، اندازه‌گیری می‌کند. در این حالت فریم مرجع تنها می‌تواند
حرکات را از یک جهت دریافت نماید، در نتیجه اندازه‌گیری تک‌بعدی خواهد بود».

برای دستیابی به تصاویر سه‌بعدی ـ که نشان می‌دهند چگونه بخش‌هایی از
مولکول نسبت به بخش‌های دیگر تغییر مکان پیدا می‌کنند ـ این گروه به روشی
دست یافته‌است که امکان قرار دادن میدان مغناطیسی در وهله اول روی بازوی
فوقانی مولکول و سپس روی بازوی تحتانی را میسر می‌سازد.
الهاشمی در این مورد می‌گوید: «حرکت کردن فریم مرجع روی مولکول و
اندازه‌گیری این حرکت از زوایای مختلف همانند عکس‌برداری از بعد‌های
گوناگون است. ما روی یک بازوی این نردبان نشسته و حرکت بازوی مقابل را
مشاهده می‌نماییم، سپس روی بازوی دیگر نشسته و حرکات بازوی اول را ثبت
می‌کنیم. با ترکیب این اندازه‌گیری‌ها یک تصویر سه‌بعدی را تدوین می‌کنیم».
این داده‌ها نشان می‌دهند که دو بازوی مولکول همزمان حرکت می‌کنند و این
حرکات تصادفی نیستند، بلکه بسیار هماهنگ بوده و ‌امکان فهم روش‌های تغییر
شکل مولکول‌ها را به‌خوبی مشخص می‌نمایند. از نظر زمانی نانوویدئوی این
گروه داده‌های طولانی‌تری (میلی ثانیه) را نسبت به انیمیشن‌های حاصل از
محاسبات تئوریک (نانوثانیه) در اختیار قرار می‌دهد.
در این تحقیق گروه الهاشمی یک مولکول RNA از ویروس ایدز ـ که TAR نام دارد
و برای تکثیر سلولی ضروری به شمار می‌رود ـ را بررسی کرده‌است. این تحقیق
می‌تواند برای ساخت دارو‌های جدید ضد ایدز کمک شایانی باشد. این محققان
معتقدند این روش روی مولکول‌های زیستی مهم دیگری چون پروتئین‌ها نیز قابل
کاربری است.
این محققان نتایج کار خود را در مجله Nature منتشر کرده‌اند.