گروهی از فیزیک‌دان‌های آمریکایی اندازه‌گیری‌های نانومکانیکی با تفکیک‌پذیری بی‌سابقه از مولکول‌های پروتئین انجام داده‌اند. این اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهند که یک مولکول پروتئین مجزا نه مایع است و نه جامد.
کشف حالت ویسکوالاستیک در یک مولکول پروتئین منفرد
فیزیک‌دان‌های دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس اندازه‌گیری‌های نانومکانیکی با تفکیک‌پذیری بی‌سابقه از مولکول‌های پروتئین انجام داده‌اند.
تفکیک‌پذیری این اندازه‌گیری‌ها که توسط پروفسور جیوآنی زوکی، استاد فیزیک و یونگ وانگ، دانشجوی سابق این دانشگاه انجام شده‌اند، حدود ۱۰۰ برابر بالاتر از تفکیک‌پذیری اندازه‌گیری‌هایی است که قبلاً انجام شده‌اند. این یک شاهکار نانوفناورانه است که نشان می‌دهد یک مولکول پروتئین مجزا نه مایع است و نه جامد.
زوکی می‌گوید: «پروتئین‌ها ماشین‌های مولکولی حیات بوده و مولکول‌های سازنده ما به‌شمار می‌روند. ما دریافته‌ایم که این مولکول‌ها در برخی موارد به‌صورت مایع و در برخی موارد دیگر به‌صورت جامد عمل می‌کنند».
او می‌افزاید: «جامدات دارای شکل بوده و مایعات روان می‌شوند (برای مواد ساده در فشار پایین). با این حال در مواد پیچیده یا در فشارهای بالا این رفتار حالتی بینابینی دارد. ماده‌ای که در معرض نیروهای مکانیکی قرار می‌گیرد، می‌تواند الاستیک بوده و انرژی مکانیکی را ذخیره کند (جامد ساده)، ویسکوز بوده و انرژی مکانیکی را منتشر کند (مایع ساده)، یا ویسکوالاستیک بوده و هر دو عملکرد ذخیره انرژی مکانیکی و انتشار آن را به‌طور هم‌زمان داشته باشد (جامد پیچیده، مایع پیچیده). رفتار ویسکوالاستیک مواد پیچیده قبلا در مورد پروتئین‌های منفرد مشاهده نشده بود، زیرا اندازه‌گیری‌های مکانیکی موجب تخریب مولکول پروتئین می‌شدند».
روش نانوفناورانه جدید این گروه امکان اعمال فشار و بررسی مکانیک یک پروتئین منفرد را بدون تخریب آن ایجاد می‌کند. وانگ و زوکی یک حالت انتقالی ویسکوالاستیک را در پاسخ مکانیکی پروتیئن کشف کرده‌اند.
زوکی توضیح می‌دهد: «زیر این حالت انتقالی، پروتئین همانند یک فنر پاسخ الاستیک دارد. بالای این حالت پروتئین مثل یک مایع جریان می‌یابد. با این حال اگر فشار روی پروتئین برداشته شود، این حالت ویسکوالاستیک برگشت‌پذیر می‌شود. شاید تغییرات پیکربندی عملکردی آنزیم‌ها (تغییر در شکل مولکول) از طریق این حالت انتقالی صورت پذیرد».
این اندازه‌گیری‌ها روی آنزیم گوآنیلات کیناز یا GK صورت گرفتند. زوکی می‌گوید این آنزیم به‌صورت خاص یک گروه فسفات را از ATP (سوخت سلولی) به GMP منتقل کرده و GDP را تولید می‌کند که یک جزء ضروری متابولیکی به‌شمار می‌رود.
هزینه این کار توسط بنیاد ملی علوم و برنامه تحقیقات آزمایشگاهی دانشگاه کالیفرنیا تأمین شده است. جزئیات این کار در مجله PLoS ONE منتشر شده است که یکی از مجلات منتشر شده توسط کتابخانه ملی علوم است.
