[ad_1]

تصویر

تصویر: اسکلت اسفنج شیشه ای بیشتر

اعتبار: رونالد سایدل / ایگور زلوتنیکوف

قارچ های شیشه ای – همانطور که از نامش پیداست – دارای اسکلتی شیشه ای هستند که از شبکه ای از سوزن های شیشه ای ، قلاب ها ، ستاره ها و کره ها تشکیل شده است. برای دستیابی به چنین معماری منحصر به فردی ، آنها باید شکل شیشه های بی نظم را دستکاری کرده و عناصر بسیار منظم و متقارنی را تشکیل دهند. الیاف کریستالی نازک ساخته شده از پروتئینی معروف به سیلیکاتین در کانالهای داخل این عناصر شیشه وجود دارد. شناخته شده است که کریستال های سیلیکاتین مسئول سنتز شیشه در قارچ ها و تشکیل اسکلت شیشه هستند. با این حال ، تاکنون تلاش برای تعیین ساختار سه بعدی این پروتئین ، نحوه جمع شدن آن به بلورها و از کار افتادن اسکلت شیشه ای را توصیف کرده است. عمدتا به این دلیل که هیچ کس نتوانسته است این کریستال ها را در آزمایشگاه تولید کند.

تیمی از محققان به سرپرستی دکتر ایگور زلوتنیکوف از مرکز مهندسی زیستی مولکولی B CUBE در TU درسدن رویکردی غیرمعمول را امتحان کردند. به جای تولید سیلیکاتین در آزمایشگاه و تلاش برای تهیه بلورهای آزمایشگاهی برای بررسی ساختار ، محققان تصمیم گرفتند سوزن های شیشه ای را از اسکلت اسفنج برداشته و کریستال های کوچکی را که از قبل در داخل وجود دارند تجزیه و تحلیل کنند.

تیم زلوتنیکوف به همراه محققان مرکز درسدن تجزیه و تحلیل درسدن (DCN) در مرکز الکترونیک پیشرفته درسدن (cfaed) ، از میکروسکوپ الکترونی انتقال قدرت با وضوح بالا (HRTEM) برای بررسی بلورهای سیلیکات بسته بندی شده در سوزن های شیشه استفاده کردند. وی توضیح می دهد: “ما یک ساختار کاملاً منظم و در عین حال پیچیده مشاهده کردیم. با تجزیه و تحلیل نمونه ، متوجه شدیم که این ماده مخلوطی از مواد آلی و معدنی است. این بدان معناست که هم پروتئین ها و هم شیشه ، یک روساخت ترکیبی تشکیل می دهند که به نوعی اسکلت قارچ را تشکیل می دهد.” دکتر زلاتنیکوف.

یک روش سنتی برای بدست آوردن ساختار سه بعدی پروتئین ، قرار گرفتن بلور آن در معرض اشعه X است. هر کریستال پروتئینی اشعه X را به طور متفاوتی پراکنده می کند و تصویری منحصر به فرد از آرایش داخلی آن ارائه می دهد. محققان می توانند با چرخاندن کریستال و جمع آوری تصاویر مشابه از زوایای مختلف ، از روشهای محاسباتی برای تعیین ساختار سه بعدی پروتئین استفاده کنند. چنین رویکردی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد و اساس زیست شناسی ساختاری مدرن است. برای کریستالهایی با اندازه حداقل 10 میکرون خوب کار می کند. با این حال ، گروه Zlotnikov می خواست بلورهای سیلیکاتین را که حدود 10 برابر کوچکتر بودند ، تجزیه و تحلیل کند. وقتی در معرض اشعه ایکس قرار بگیرند ، تقریباً بلافاصله آسیب می بینند و جمع آوری یک عکس کامل از بسیاری زوایا را غیر ممکن می کند.

محققان با پشتیبانی تیم منبع نور سوئیس PSI (SLS) از روش جدید در حال ظهور موسوم به کریستالوگرافی سریال استفاده کردند. فیلیپ لئونارسکی ، دانشمند با خطوط پرتو PSI که در این مطالعه نقش دارد ، گفت: “شما تصاویر پراش بسیاری از کریستال ها را ترکیب می کنید.” “با روش سنتی ، شما یک فیلم می سازید. با روش جدید ، تصاویر زیادی به دست می آورید ، سپس آنها را برای رمزگشایی ساختار ترکیب می کنید.” هر عکس در قسمت متفاوتی از کریستال کوچک یا حتی کریستالی متفاوت گرفته می شود.

در مجموع ، محققان بیش از 3500 تصویر پراش اشعه ایکس از 90 سوزن شیشه ای را در جهت گیری کاملا تصادفی جمع آوری کردند. آنها با استفاده از پیشرفته ترین روش های محاسباتی توانستند نظمی در هرج و مرج پیدا کرده و با جمع آوری داده ها اولین ساختار سه بعدی کامل سیلیکاتین را تعیین کنند.

دکتر زلوتنیکوف می گوید: “قبل از این مطالعه فرض بر این بود که ساختار سیلیکاتین بر اساس شباهت آن با پروتئین های دیگر است.” با استفاده از ساختار سه بعدی سیلیکاتین که به تازگی بدست آمده است ، محققان توانستند مونتاژ و عملکرد آن را در اسکلت شیشه ای قارچ درک کنند. آنها یک مدل محاسباتی از روبنای داخل سوزن شیشه ای ساختند و تصاویر پیچیده اولیه ابرسازه های شیشه ای پروتئینی بدست آمده با HRTEM را توضیح دادند.

دکتر زلوتنیکوف نتیجه گیری می کند: “ما اطلاعات مفصلی در مورد وجود یک روبنا سه بعدی عملکردی شیشه پروتئین در یک موجود زنده ارائه داده ایم. در حقیقت ، آنچه ما توصیف می کنیم اولین چیزی است که در مجموعه مجموعه ای از کریستال و مواد معدنی ترکیبی پروتئین های معدنی وجود دارد.”

###

دکتر ایگور زلوتنیکوف رهبر یک گروه چند رشته ای در B CUBE ، TU درسدن است. این گروه تعامل بین فیزیک مواد و کنترل سلول را مطالعه می کند. گروه Zlotnikov برای پاسخ به این س theال اساسی که چگونه طبیعت از اصول ترمودینامیکی برای تولید ساختارهای پیچیده استفاده می کند ، از تکنیک های پیشرفته از طیف گسترده ای از حوزه های زندگی و علوم فیزیکی استفاده می کند. بودجه این گروه توسط وزارت آموزش و تحقیقات فدرال (BMBF ؛ کمک هزینه 03Z22EN11) تأمین می شود.

سوالات رسانه ای:

دکتر ایگور زلوتنیکوف

تلفن: +49 351 463-43090

ایمیل: igor.zlotnikov@tu-dresden.de

صفحه وب: http: // www.تو-درسدناز جانب /مکعب

دکتر داریوش پل

دانشمند ارشد TEM

تلفن: +49 351 463-35452

ایمیل: darius.pohl@tu-dresden.de

B CUBE – مرکز مهندسی زیستی مولکولی به عنوان مرکزی برای صلاحیت های نوآورانه در ابتکار “Region Unternehmen” وزارت آموزش و تحقیقات فدرال آلمان تاسیس شد. این بخشی از مرکز مهندسی زیستی مولکولی و سلولی (CMCB) است. تحقیقات B CUBE بر مطالعه ساختارهای زنده در سطح مولکولی متمرکز است ، و دانش حاصل را به روش ها ، مواد و فن آوری های نوآورانه تبدیل می کند.

http: // www.تو-درسدناز جانب /مکعب

مرکز تجزیه و تحلیل نانو درسدن (DCN)

DCN به عنوان پلتفرم فناوری cfaed ، تجهیزات و دانش لازم برای توصیف مواد نانو تجزیه و تحلیل را به کل جامعه کاربر TU درسدن و موسسات شریک آن در مفهوم DRESDEN ارائه می دهد. در یک مفهوم پایدار ، دسترسی مرکزی به تجهیزات با فناوری پیشرفته ، به ویژه در زمینه میکروسکوپ الکترونی ، یونی و اشعه ایکس ، و تأمین زیرساخت های مدرن ، که شامل آزمایشگاه هایی با محافظت مغناطیسی ، بسیار تخصصی با صدای کم است ، ایجاد هم افزایی و تحریک همکاری از طریق همه مرزهای علمی.

https: //cfaedتو-درسدناز جانب /dcn

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir