یک گروه تحقیقاتی با استفاده از نانوذرات طلا، پروب مولکولی ساختند که با پروتئین‌ها و ترکیبات هدف برهم‌کنش داشته و آنها را برچسب‌گذاری می‌کند.
استفاده از نانوذرات طلا برای ساخت پروب مولکولی
سلول‌ها به‌صورت دائمی با هم در تماس تلفنی بوده و پیام‌هایی را به یکدیگر ارسال می‌کنند. با سیگنالینگ، سلول‌ها به اهداف خود می‌رسند. با این حال، در برخی بیماری‌ها، سیگنالها از بین می‌روند و منجر به پیام‌های اشتباه و پیامدهای ناخواسته می‌شوند. دانشمندان برای کمک به تجزیه و تحلیل این سیگنالها و عملکرد آنها در سلامتی، پروتئین‌ها را با برچسب‌هایی که می‌توانند در تعامل با پروتئین‌های اطراف خود باشند، برچسب‌گذاری می‌کنند.
چالش این است که در وهله اول مشخص کنید کدام پروتئین‌ها باید برچسب‌گذاری شوند. اکنون، تیمی به سرپرستی محققان دانشگاه کشاورزی و فناوری توکیو (TUAT) رویکرد جدیدی را برای شناسایی و برچسب‌گذاری پروتئین‌های خاص ایجاد کرده‌اند. آنها نتایج یافته‌های خود را در Angewandte Chemie منتشر کردند.
نویسنده مقاله، کائوری ساکورایی، دانشیار گروه بیوتکنولوژی و علوم‌زیستی در TUAT گفت: «ما علاقه‌مندیم گیرنده‌های پروتئینی مولکول‌های کربوهیدرات خاصی را که در واسطه‌سازی سیگنالینگ سلول به ویژه در سلول‌های سرطانی دخیل هستند، پیدا کنیم»
مولکول‌های کربوهیدرات، لیگاند نامیده می‌شوند که به‌طور معمول در سطح سلول‌ها بیان و شناخته شده‌اند که به‌صورت پویا کمپلکس‌هایی با گیرنده‌های پروتئین برای هماهنگی عملکردهای پیچیده سلولی تشکیل می‌دهند. با این حال، ساکورایی معتقد است که شناسایی پروتئین‌های مسئول اتصال کربوهیدرات‌ها دشوار است؛ زیرا آنها بسیار ضعیف با مولکول‌ها پیوند می‌خورند.
محققان نوع جدیدی از کاوشگر کربوهیدرات را طراحی کردند که نه تنها به مولکول‌ها پیوند می‌خورد، بلکه محکم به آنها متصل می‌شود.
ساکورایی گفت: «ما از نانوذرات طلا به‌عنوان داربست استفاده کردیم تا هم به لیگاندهای کربوهیدرات و هم الکتروفیل‌ها به‌صورت چند ظرفیتی متصل شود. از این طریق، توانستیم اتصال و کارایی واکنش را نسبت به پروتئین‌های متصل به کربوهیدرات بسیار افزایش دهیم.»
محققان کاوشگرهای طراحی شده را روی لیزات سلول، مایعی که حاوی قسمت‌های داخلی سلول‌های تجزیه شده‌است، استفاده کردند.
ساکورایی گفت: «این پروب‌ها به سرعت پروتئین‌های متصل به کربوهیدرات را پیدا کردند و گروه‌های الکتروفیلی را وادار به واکنش با باقی‌مانده‌های اسید آمینه روی پروتئین‌های اطراف می‌کنند. این کار منجر به جمع‌آوری پروتئین‌هایی شد که با سطح نانوذرات طلا پیوند محکم دارند و تجزیه و تحلیل هویت آنها را آسان می‌کند.»
این تیم، چندین گروه الکتروفیلی را ارزیابی کردند تا کارآمدترین نوع برای برچسب‌گذاری پروتئین‌های هدف خود را شناسایی کنند.
ناناکو سوتو می‌گوید: «ما دریافتیم که یک گروه الکتروفیلی خاص به نام آریل سولفونیل فلوراید برای برچسب زدن پروتئین‌های متصل به کربوهیدرات مناسب است. با این حال، آنها به ندرت برای شناسایی پروتئین‌های هدف مورد استفاده قرار گرفته‌اند، احتمالاً به این دلیل که به‌طور غیرانتخابی با سایر پروتئین‌های نامطلوب دیگر واکنش نشان می‌دهند.»
با این حال، به نظر می‌رسد مقیاس استفاده از آریل سولفونیل فلوراید این مشکل را کاهش می‌دهد. در واقع غیرانتخابی بودن مشکلی ندارد اگر آریل سولفونیل فلوراید در غلظت‌های بسیار کم و در مقیاس نانو استفاده شود.
ساکورایی گفت: «از طریق این فرآیند، ما توانستیم به برچسب خوردگی میل بسیار کارآمد و انتخابی پروتئین‌های متصل به کربوهیدرات در محلول سلول برسیم. ما از روش جدید در شناسایی هدف چندین لیگاند کربوهیدرات مرتبط با سرطان استفاده و عملکرد آنها را در توسعه سرطان بررسی خواهیم کرد. به موازات این هدف، هدف ما بررسی کاربرد عمومی این طرح کاوشگر جدید برای سایر مولکول‌های کوچک فعال دیگر است، به طوری که می‌تواند روشن‌سازی مکانیسم‌های آنها را تسریع کند.»
