گروهی از محققان روش جدیدی برای کمک به پیش‌بینی ساختارهای بزرگ و پیچیده زیستی توسعه داده و با استفاده از یک ابزار تصویربرداری آن را بررسی کرده‌اند.
روشی جدید برای تعیین ساختار کمپلکس‌های پیچیده زیستی
شکل و آرایش قطعات بسیار مهم است. چگونگی جفت شدن قطعات نانومقیاس با یکدیگر و ایجاد یک ساختار بزرگ تعیین‌کننده عملکرد یک سلول زنده و یا یک ابزار مصنوعی تولید شده است. گروهی از محققان روش جدیدی برای کمک به پیش‌بینی این ساختارها توسعه داده و با استفاده از یک ابزار تصویربرداری آن را بررسی کرده‌اند.
این گروه ۶ نفری از محققان که رهبری آنها را آندرو مارکوس، شیمی‌دان دانشگاه اُرِگون و آلن آسپورو گوزیک، شیمی‌دان دانشگاه هاروارد بر عهده داشته‌اند، با ترکیب تصویربرداری فلورسانس دوبعدی با کمک لیزر و مدل‌سازی رایانه‌ای با عملکرد بالا، ساختار مولکول‌های خودآرای پورفیرین را در یک غشای زیستی تعیین کرده‌اند.
پورفیرین‌ها ترکیبات آلی هستند که در تمام موجودات زنده به‌وفور یافت می‌شوند. آنها حاوی بارهای الکتریکی متحرکی هستند که می‌توانند از یک مولکول به مولکول دیگر جهیده و امکان ارتباطات نانومقیاس و انتقال انرژی را فراهم نمایند. از این مولکول‌ها همچنین به‌عنوان واحدهای ساختمانی نانوابزارها استفاده می‌شود.
مارکوس، یکی از اعضای مرکز اُپتیک اُرِگون می گوید تشکیل بلور از مولکول‌های زیستی عملکردی به‌طور معمول به آسانی صورت نمی‌گیرد. او می‌افزاید: «یکی از راه‌های عملی این کار تعیین چگونگی آرایش اشیای ماکرومولکولی و تعیین ساختارهای آنها در محیط‌های زیستی است. این کار ابزاری برای مطالعه برهمکنش‌های زیستی پروتئین-اسید نوکلئیک فراهم می‌آورد».
این محققان در حال تغییر ابزارها و دستگاه‌های خود در آزمایشگاه اُپتیک با پایداری بالا در دانشگاه اُرِگون هستند تا این تحقیق را روی نسخه‌برداری DNA انجام دهند. رونوشت DNA دارای یک مکانیسم پیچیده ماکرومولکولی است که در آن اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها باید با دقت بسیار بالایی مرتب شوند تا سیستم به‌درستی کار کند. مارکوس می‌گوید: «این راهکاری است که امکان انجام دو کار را برای ما فراهم می‌آورد: مشاهده این مولکول‌ها به‌صورت تک به تک و انجام آزمایش‌هایی در طول موج‌های ماورای بنفش نزدیک برای مشاهده مشکلات DNA».
محققان عرصه مهندسی مواد نیز می‌توانند از این راهکار برای درک ساختار مورد نیاز پلیمرهای به‌کار رفته در ابزارهای نانومقیاس استفاده کنند. مارکوس توضیح می‌دهد: «در زیست‌شناسی، مولکول‌های بزرگ کنار هم آرایش می‌یابند تا ساختارهای بزرگی را تشکیل دهند که در کنار هم شبیه یک ماشین عمل می‌کنند. سوالی که همیشه مطرح است نحوه شکل‌گیری این ساختارهای نانومقیاس و فعال شدن آنها از نظر کارکردی است».
جزئیات این کار به‌صورت آنلاین در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.
