نشانه های الکتریکی فسفات به تشخیص رویدادهای مهم سلولی کمک می کند

به گزارش سیناپرس، اخیرا اما بازیگر جدیدی در این زمینه ظاهر شده است. یک روش تحلیلی جدید، تشخیص تک مولکولی، به دلیل موفقیت در مشاهده مولکول‌های خاص و مرتبط با بیولوژیکی و فرآیندهای مرتبط با آنها، شتاب بیشتری به دست آورده است. دانشمندان روش‌هایی را برای استفاده از روش‌های تشخیص تک مولکولی برای مطالعه پروتئین‌ها و تغییرات پس از ترجمه آن‌ها (PTMs) امتحان کرده‌اند. PTM ها تغییرات آنزیمی هستند که پس از سنتز پروتئین مشاهده می شوند، که در آن گروه های عاملی به اسیدهای آمینه موجود در پروتئین اضافه می شوند و آن را قادر می سازند تا عملکرد خاصی را انجام دهد.
مطالعه PTM ها می تواند به ما در درک سیگنال های سلولی و منشاء چندین بیماری کمک کند. با این حال، سنجش هایی که این کار را انجام می دهند باید بسیار انتخابی و مختص آن پروتئین باشند. با توجه به عدم حساسیت تکنیک های فعلی، به دست آوردن اندازه گیری های PTM تک مولکولی چالش برانگیز است.
اخیراً، محققان مؤسسه فناوری توکیو (Tokyo Tech) راهی مناسب برای غلبه بر این محدودیت ها یافته اند. در پیشرفت اخیر خود که در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است، تیمی از دانشمندان به رهبری دانشیار توموآکی نیشینو از فناوری توکیو، تشخیص تک مولکولی فسفوریلاسیون در پپتیدها، زنجیره های اسید آمینه کوتاه، و تشکیل یک ارتوفسفات که اتصال با کمک یک نشانه الکتریکی را گزارش کردند.
دکتر نیشینو توضیح می دهد، ما فسفوریلاسیون پپتیدی، یک الگوی  PTM قدیمی و مرتبط با بیولوژی را برای مطالعات تشخیص خود انتخاب کردیم. هدف این بود که ابزاری ایجاد کنیم که بتواند حتی کوچکترین تغییری را در ساختار شیمیایی اسیدهای آمینه تشخیص دهد.
برای شروع، این تیم خواص الکتریکی پپتیدهای فسفریله شده را با استفاده از آنالوگ معدنی آنها، اسید اورتوفسفریک (H3PO4) بررسی کردند. آنها یک محلول فسفات (PO43-) تهیه کردند و آن را در معرض میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM)-assisted break-junction (BJ) قرار دادند. هنگامی که جریان بین دو الکترود STM طلا رد شد، یک گروه ارتوفسفات پیدا شد که به دلیل برهم کنش اتم‌های اکسیژن با بار منفی با طلا، نانوشکاف بین الکترودها را با تشکیل یک اتصال پایدار پل می‌کند. این اتصال و اثرات الکتریکی آن بود که منجر به پیشرفت آزمایش‌ شد.
پیوند تک ارتو فسفات دارای رسانایی بالا G0 0.4 و خواص الکتریکی متمایز است، که این ویژگی، این روش را قادر می سازد تا بسیار خاص باشد و PTM مورد نظر را با دقت درک کند (یعنی فسفوریلاسیون). برای آزمایش بیشتر تکنیک خود، تیم آزمایش‌های فسفوریلاسیون تک مولکولی را در محل انجام دادند، جایی که آنها توانستند بین پپتیدهای فسفریله و غیر فسفریله شده با دقت 95 درصد و اختصاصیت 91 درصد تمایز قائل شوند.
روش نشان‌داده‌شده در این مطالعه چشم‌اندازی پیش‌بینی‌نشده به دنیای PTMs در پروتئین‌ها ارائه می‌کند. این تکنیک جدید همچنین راه های جدیدی را برای استفاده از تشخیص تک مولکولی PTMs در تشخیص بالینی و کاربردهای دارویی باز خواهد کرد.
دکتر نیشینو نتیجه می گیرد: ارتباط قوی بین فسفوریلاسیون پروتئین و پاتوژنز طیف گسترده ای از بیماری ها وجود دارد. این روش به دانشمندان این امکان را می دهد تا چگونگی تنظیم فسفوریلاسیون رویدادهای سلولی را که منجر به منشاء بیماری می شود و در نتیجه به توسعه درمان ها کمک کند.
منبع: phys.org
مترجم: کیانوش کرمی