استخدم الباحثون طريقة مبتكرة لاستبدال البروتينات المستخدمة في لصق الرخويات على أسطح مختلفة، وتطوير غراء أقوى من المتوقع
[ترجمة د. موشيه نحماني]
كل من حاول اقتلاع الرخويات من شجرة أو صخرة يعرف مدى ثباتها في الالتصاق بالأسطح، لذا فإن سر غراءها قد أذهل العديد من العلماء. لسنوات عديدة، حاول الباحثون تكرار هذا الصمغ غير العادي وخصائصه في المختبر، مع التركيز على بعض البروتينات الثمانية التي تفرزها الرخويات وتستخدمها للالتصاق بأسطح مختلفة. الآن، وباستخدام طريقة مبتكرة لتنظيم الجزيئات، نجح الباحثون في جامعة نورث وسترن في إنشاء مادة ذات أداء أفضل من الغراء الذي كانوا يحاولون تقليده. ونشرت النتائج في المجلة العلمية مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.
وقال الباحث الرئيسي ناثان جيانيشي: "تعتمد المادة اللاصقة المتطورة على بوليمرات يمكن استخدامها كغراء في مجال الطب الحيوي، والآن سيتمكن الباحثون من لصقها على أنسجة محددة في الجسم". بالإضافة إلى ذلك، سيكون الغراء قادرًا على تثبيت الجزيئات القريبة في مكانها، وهي آلية قد تكون مفيدة في شفاء الجروح أو ترميمها".
البروتينات التي تفرزها الرخويات موجودة في الطبيعة وتنتمي إلى عائلة من البروتينات الطويلة والخطية مع وحدات متكررة من تسلسل الأحماض الأمينية تسمى بروتينات التكرار الترادفي (TRPs). كونها بروتينات قابلة للتمدد وقوية ولزجة، فهي توجد في أجنحة وأرجل الحشرات وحرير العناكب وأرجل الرخويات. ويعرف العلماء التسلسل الأولي الدقيق للأحماض الأمينية التي تشكل العديد من هذه البروتينات، لكنهم واجهوا صعوبات في تقليد العملية الطبيعية المعقدة مع الحفاظ على صفاتها الخاصة. وقرر الباحثون أخذ الوحدة المتكررة لأحد هذه البروتينات، والتي تتكون من سلسلة من 10 أحماض أمينية، وإدخالها في بوليمر صناعي، بهدف الحفاظ على الخصائص الأصلية. وتتخصص المجموعة البحثية في طرق الشفاء الدقيقة التي تستخدم الأجسام المضادة والجزيئات الصغيرة الأخرى لمحاربة الأمراض المختلفة، بينما تستخدم ناقلة نانوية تحمل الدواء بشكل أكثر دقة إلى الموقع المستهدف، مثل الورم السرطاني. ومع ذلك، يدعي الباحث الرئيسي أن تكرار البروتين يمكن أن يكون نهجًا بيولوجيًا مبتكرًا لمعالجة التحديات المختلفة في هذا المجال بطريقة مختلفة، عن طريق تغيير التفاعلات داخل وبين الخلايا المشاركة في تطور الأمراض المختلفة، أو بين الخلايا والأنسجة والأنسجة المختلفة. مواد. وقال الباحث الرئيسي: "في البروتينات، يتم تنظيم الأحماض الأمينية في شكل سلاسل، لكننا أخذناها وقمنا بدلاً من ذلك بتنظيمها بطريقة متوازية، داخل عمود فقري مضغوط من البوليمرات الاصطناعية". وفي النهاية، أنشأ الباحثون بنية لمصفوفة بروتينية تشبه الفرشاة، بدلاً من ترتيب الأحماض الأمينية في خط مستقيم في تكوين سلسلة.
ومن أجل اختبار فعالية المادة المبتكرة، استخدمها الباحثون في لصق الخلايا على ألواح زجاجية. قام الباحثون بوضع الخلايا على الأطباق، وفي الخطوة التالية، بعد غسلها، قاموا بالتحقق من عدد الخلايا الأصلية التي كانت عالقة بالفعل. ووجدوا أن الطريقة المبتكرة أدت إلى إنشاء غراء خلوي فائق حيث بقيت معظم الخلايا التي تم وضعها على اللوحة مع الغراء عليها. وتفاجأ الباحثون عندما وجدوا أن الغراء الذي صنعوه يعمل بشكل أفضل من الغراء الطبيعي.
ويأمل فريق البحث أن يمكن تطبيق نهجهم المبتكر على نطاق واسع على بروتينات أخرى حيث توجد وحدات متكررة، بهدف الحصول على وظائف جديدة لتلك البروتينات. ويفترضون أن مثل هذا الترتيب سيكون له أداء أفضل من الترتيب الأصلي، هذا في ضوء حقيقة أنها أكثر ضغطا. يوضح الباحثون أن المادة اللاصقة الجديدة هي مجرد واحد من العديد من التطبيقات المحتملة للبروتينات البديلة القائمة على البوليمر، وأنهم يفكرون بالفعل في تطوير مواد مستقبلية. الريسيلين، على سبيل المثال، هو بروتين يخلق هياكل مرنة في بشرة العديد من الحشرات. تسمح الهياكل المنتجة من هذا البروتين للحشرات، على سبيل المثال، بالقفز عاليًا وبسرعة. يعتبر الريسيلين من أكثر المواد المرنة التي عرفها الإنسان - مرونة الريسيلين قريبة من الكمال، حيث أنه قادر على إطلاق 96 بالمائة من الطاقة المستهلكة في مده. على سبيل المثال، يمكن استخدام هذا البروتين في تطوير طائرات أكثر مرونة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
