کشف مکانیسمی جدید برای تولید نانولوله‌های غشایی

محققان موسسه مکس پلانک مکانیسمی کشف کرده‌اند که سلول‌ها با استفاده از آن نانولوله‌های غشایی پایدار را تولید می‌کنند.

زمانی که یک سلول تقسیم می‌شود، مساحت سطحی
غشای آن رشد می‌کند. همچنین زمانی که یک مولکول از یک اندام درون‌سلولی به
اندام دیگر منتقل می‌شود، این کار با استفاده از وسیکل‌های محاط شده با غشا
صورت می‌گیرد. بنابراین غشای سلولی باید به‌شکلی درون سلول ذخیره شده و در
زمان نیاز مورد استفاده قرار بگیرد. این کار از طریق تشکیل نانولوله‌های
غشایی انجام می‌شود، درست شبیه یک چادر بزرگ که می‌توان آن را لوله کرده و
به‌شکلی بسیار فشرده درآورد. حال محققان موسسه مکس پلانک مکانیسمی کشف کرده‌اند
که سلول‌ها با استفاده از آن نانولوله‌های غشایی پایدار را تولید می‌کنند.

ساختارهای غشایی لوله‌ای در قسمت‌های مختلفی از سلول از جمله میتوکندری
یافت شده و قطری مابین چند نانومتر تا چند میکرومتر دارند. این ساختارها می‌توانند
مقدار زیادی غشا را در فضای بسیار کوچکی ذخیره کنند. محققان بر این باورند
که موتورهای مولکولی می‌توانند ساختار غشا را به‌شکل لوله درآورند.

رومیانا دیمووا یکی از پژوهشگران این کار می‌گوید: «با این حال موتورهای
پروتئینی همیشه در محل تشکیل نانولوله‌های غشایی حضور ندارند. به‌همین دلیل
او بر این باور است که باید مکانیسم دیگری برای تولید این نانولوله‌ها وجود
داشته باشد.

حال محققان موسسه مکس پلانک در Potsdam
پاسخ این مسأله را یافته‌اند. دیمووا توضیح می‌دهد: «در این مکانیسم
نانولوله‌ها بدون اعمال نیرو بر غشای سلولی تولید می‌شوند. بنابراین نیازی
به موتورهای پروتئینی وجود ندارد». بخشی از این مکانیسم بر فرایند اسمز
متکی است. اگر غلظت مولکول‌های خاصی در محیط بیرون سلول بیشتر از درون سلول
باشد (محلول هایپرتونیک)، آب از داخل سلول به‌سمت بیرون جریان پیدا کرده و
سلول منقبض می‌شود. این پژوهشگران با استفاده از وسیکل‌های مصنوعی به
اندازه سلول که حاوی دو پلیمر پلی اتیلن گلیکول و دکستران بودند، چنین
اختلاف غلظتی را ایجاد کردند. دیمووا می‌گوید: «پلیمرهای زیستی با غلظت‌های
مشابه در سلول‌های زنده وجود دارند. به‌همین دلیل این وسیکل مدل خوبی از یک
سلول است». آنها سپس وسیکل مورد نظر را به یک محیط هایپرتونیک منتقل
نمودند. در این صورت آب از داخل وسیکول خارج شده و وسیکول کوچک می‌شود. اما
این فرایند شبیه سوراخ شدن یک توپ و کوچک شدن آن نیست. خروج آب موجب افزایش
غلظت پلیمرهای داخل وسیکول می‌شود. این امر به نوبه خود جدا شدن این دو نوع
پلیمر را به‌همراه دارد. در نتیجه دو قطره مجزا با اندازه‌های متفاوت شکل
می‌گیرد. قطره بزرگ‌تر بیشتر شامل PEG و قطره کوچک‌تر بیشتر شامل دکستران
است.

پژوهشگران با استفاده از میکروسکوپی فلورسانس مشاهده کردند که نانولوله‌های
غشایی در ناحیه غنی از PEG شکل گرفته و در سطح تماس میان دو قطره جمع
می‌شوند. این دانشمندان نشان دادند که ۱۵ درصد سطح غشا در این نانولوله‌ها
ذخیره می‌شود.