ردیابی مولکول‌های واردشونده به سلول با نقاط کوانتومی

کارستن ویس، جان لیفاردت و همکاران‌شان از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی از کاوشگر‌های فلورسانتی به نام نقاط کوانتومی برای تعیین اینکه چه مولکول‌هایی از طریق نانومنفذ هسته سلولی وارد آن می‌شوند و کدام‌ها از آن طرد می‌گردند، استفاده کردند. یافته‌های آنها می‌تواند در طراحی داروهایی که بتوانند از این نانومنفذها عبور کنند و DNA سلول را هدفگیری نمایند، مفید باشد.

کارستن ویس، جان لیفاردت و همکاران‌شان از
دانشگاه کالیفرنیا در برکلی از کاوشگر‌های فلورسانتی به نام نقاط کوانتومی
برای تعیین اینکه چه مولکول‌هایی از طریق نانومنفذ هسته سلولی وارد آن می‌شوند
و کدام‌ها از آن طرد می‌گردند، استفاده کردند. یافته‌های آنها می‌تواند در
طراحی داروهایی که بتوانند از این نانومنفذها عبور کنند و DNA سلول را
هدفگیری نمایند، مفید باشد.
 
کمپلکس منفذ هسته‌ای (NPC) دروازه‌ای برای عبور مولکول‌ها از سیتوپلاسم به درون
هسته سلول ایجاد می‌کند. بسته‌های بزرگ (قرمز) نیاز به گیرنده انتقال (سبز) برای
عبور از دروازه دارند.
 
این زیست‌فیزیکدانان توانستند با وضوح بی‌سابقه‌ای
مسیر بسته‌های حرکت‌کننده در طول کمپلکس منفذ هسته‌ای (NPC)، یک دریچه
نانومقیاس انتخابگر که دسترسی به هسته سلول را کنترل می‌کند، را ردگیری
کنند و به بسیاری از سوال‌های کلیدی در مورد نحوه کار آن پاسخ دهند. NPC که
یک سیستم پروتئینی بزرگ به شکل توری بسکتبال است و شاخک‌های حاشیه‌ای حساسی
دارد، دروازه ورود به هسته سلول که در آن اطلاعات ژنتیکی ذخیره شده‌اند، را
تشکیل می‌دهد.

این پژوهشگران نقاط کوانتومی را با علامت‌هایی که برای وروددهنده‌ها (Importin)
قابل تشخیص است، پوشاندند. آنها با استفاده از یک تکنیک میکروسکوپی که به
آنها اجازه دیدن برش‌های نازک، تخت و مرئی از سلول‌های زنده را می‌داد،
توانستند صدها نقطه منفردی که در اطراف NPC تجمع کرده‌اند و بعضاً به آن
وارد و یا از آن طرد ‌شده‌اند، را مشاهده کنند. آنها داده‌های ویدئویی از
حرکت ۸۴۹ نقطه کوانتومی با دقت نانومتری ضبط کرده و حرکت آنها را ردگیری
نمودند.

مسیرهای ماکارونی- شکل نقاط کوانتومی که هرکدام بر روی دیگری افتاده است،
نشان داد که این ذرات در سه دسته قرار می‌گیرند: “ناکام‌های سریع”، که
اندکی محبوس شده ولی خیلی زود پس زده می‌گردند، “ناکام‌های کند”، که قبل از
پس زده شدن اندکی در داخل منفذ سرگردان هستند و پیچ و تاب می‌خورند، “کامیاب‌ها”
که مسیر مشابهی مانند “ناکام‌های کند” طی می‌کند ولی در نهایت اجازه ورود
پیدا می‌کنند.

این پژوهشگران از مشاهده مسیرهای نامنظم و پرپیچ و تاب به این نتیجه رسیدند
که نقاط کوانتومی به جای داشتن یک حرکت انتقالی فعال، دارای یک حرکت پخشی
تصادفی هستند. افزودن مقادیر بیشتری وروددهنده (ایمپورتین)‌ به پوشش نقاط
کوانتومی می‌توانست زمان عبور را کوتاه کند. این بدان معناست که وروددهنده‌ها
حلالیت بسته‌های ورودی را در NPC بیشتر می‌کنند و مانع از چسبیدن آن به
دیواره‌های داخلی می‌گردند.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند.