گروهی از محققان آمریکایی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی موفق به تصویربرداری بلادرنگ از چگونگی ایجاد بلورها توسط پروتئین‌های لایه سطحی در محیطی شبیه محیط اطراف سلول شده‌اند.
کشف مکانیسم تبلور پروتئین‌ها
پروتئین‌های لایه سطحی (S-layer)) با ایجاد یک پوشش بلوری در اطراف یک سلول، به‌عنوان اولین نقطه تماس میان باکتری‌ها، extremophileها، و انواع دیگر میکروب‌ها با محیط اطرافشان عمل می‌کنند. حال گروهی از محققان مرکز ریخته‌گری مولکولی که یک مرکز نانوعلم در دانشگاه برکلی است، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی موفق به تصویربرداری بلادرنگ از چگونگی ایجاد این بلورها توسط پروتئین‌های لایه سطحی در محیطی شبیه محیط اطراف سلول شده‌اند. این مشاهده مستقیم آرایش پروتئین‌ها می‌تواند به درک مکانیسم دفع آنتی‌بیوتیک‌ها توسط میکرواُرگانیسم‌ها یا اتصال دی‌اکسید کربن به مواد معدنی توسط آنها کمک کند.
جیمز دِیورئو معاون مرکز ریخته‌گری مولکولی می‌گوید: «بسیاری از پروتئین‌ها به ساختارهای بسیار منظمی خودآرایی می‌کنند که این کار عملکردهای مهمی همچون چسبیدن سلول‌ها به سطح، انتقال دی‌اکسید کربن به مواد معدنی، انتشار بیماری‌ها و مقاومت در برابر داروها را موجب می‌شود. ما برای اولین بار به‌صورت برون‌تنی و در سطح مولکولی از آرایش پروتئین‌ها تصویربرداری کرده‌ایم. اگر بتوانیم این کار را درون سلول‌های زنده انجام می‌دهیم، امکان دستیابی به راهکارهایی برای بهره‌گیری از این عملکردها یا دخالت در روند طبیعی آنها ایجاد می‌شود».
دِیورئو و همکارانش از میکروسکوپی نیروی اتمی درجا برای مشاهده آرایش پروتئین‌های S-layer از محلول روی یک غشای زیستی مسطح به نام دولایه لیپیدی استفاده کردند. آنها مشاهده کردند که بر خلاف بلورهای معمول که با ایجاد دانه‌های اولیه منظم و افزایش اندازه این دانه‌ها رشد می‌کنند، پروتیئن‌های لایه سطحی ابتدا قطرات غیرساختاری روی سطح دولایه‌ای تشکیل می‌دهند و پس از چند دقیقه، ساختار بلوری به خود می‌گیرند.
سونگووک چون یکی دیگر از محققان این کار می‌گوید: «ما به طور واقعی می‌توانیم پروتئین‌های محلول را ببینیم که روی سطح دولایه‌ای چسبیده و به‌طور خودبه‌خودی به‌صورت قطرات پروتئین متراکم می‌شوند. پس از چند دقیقه، این دانه‌ها به شکل ساختار بلوری دارای شبکه مربعی شکل از تترامرها درمی‌آیند».
استیو وایتلم، یکی از اعضای بخش تئوری مواد نانوساختاری مرکز ریخته‌گری مولکولی می‌گوید: «بسیاری از مواد زیستی و معدنی پس از گذر از یک مرحله حدواسط که معمولاً یک حالت بی‌نظم است، آرایش یافته و بلوری می‌شوند. یافتن یک مدل مولکولی از تبلور یک سامانه خاص می‌تواند به درک مکانیسم تبلور به‌عنوان یک مفهوم کلی کمک کند».
جزئیات این کار در دو مقاله در Proceedings of the National Academy of Sciences و Physical Review Letters منتشر شده است.
