دانشمندان تاکنون گمان می‌کردند که پروتئین، «ماده آلی خنثی» است. ولی اکنون گونه‌ای پروتئین یافته‌اند که توانایی شگفت‌انگیزی دارد: رسانای برق است.
برگردان به فارسی: سارا شکرالهی
پروتئینها ذره‌های به وجود‌آورنده‌ی سلول‌ها هستند.
اگر ساخت و بکارگیری این پروتئین رسانای برق، شدنی شود، ابزار شناسایی (تشخیص) نیرومندی در پزشکی خواهد بود، که با جریان الکتریکی کوچکی می‌تواند "مولکول‌های پروتئین تک" single protein molecules را شناسایی کند.
دانشمندان دانشگاه ایالتی Arizona نخستین آزمایشها بر روی این پروتئین را چهار سال پیش، آغاز کرده‌اند. و از آن هنگام تا کنون چندین بار درستی کارشان را سنجیده‌اند. ایشان با نگاه به همه‌ی گمانه‌ها و کنارگذاشتن گمانه‌های نادرست، نتیجه گرفته‌اند که در رسانا بودن این پروتئین، هیچ تردیدی نیست.
این کار با ساختن ابزار ریزی آغاز شد که با قفل کردن تک‌تک مولکول‌ها در میان الکترودها و گذراندن پالس الکتریکی از آنها، داده‌های DNA و آمینو اسیدها را می‌خواند. فناوری بکار گرفته شده در این ابزار، «شناسایی تونلی» (Recognition tunnelling (RT نام دارد.
Lindsay و همکارانش که ابزارشان را برای «مولکول تک» کارآمد یافته بودند، بر آن شدند تا گامی فراتر رفته و ببینند که آیا با پالس‌های الکتریکی همانند این، می‌توان پروتئین‌های کامل را نیز شناسایی کرد؟
آنها با اطمینان دریافتند هنگامی که "اینتگرین‌های alphaVbeta3" یا (integrin protein domain alphaVbeta3) که مانند چسب هستند، در میان دو الکترود جمع می‌شوند، هدایت الکتریکی چشمگیری دارند.
از ۴ سال پیش که این پدیده دیده شد تا کنون، پژوهشگران در پی یافتن چرایی این پدیده بوده‌اند. و گمانه‌زنی‌های گوناگونی برای توضیح آن داشته‌اند. برای نمونه گفته‌اند که شاید هدایت الکتریکی به خاطر پدیده "پرش الکترون" باشد که در آن "الکترونها از فضای میان اتمها به اتم‌های همسایه پرش می‌کنند". ولی هیچ یک از آنها با آنچه در آزمایشها دیده می‌شد جور در نمی‌آمد.
تا اینکه Lindsay با کار تئوری یک بیوفیزیست به نام Gabor Vattay از دانشگاه Eötvös Loránd در مجارستان آشنا شد، Vattay نظریه‌ای را بر پایه مکانیک کوانتوم پیش می‌برد که می‌گفت پروتئینها در حالت ویژه‌ای میان رسانایی و نارسانایی در "تعادل" هستند. و یک نوسان الکتریکی می‌تواند تعیین‌کند که پروتئین رسانا و یا نارسانای الکتریکی شود!
این گفته با آنچه Lindsay و همکارانش در آزمایشها می‌دیدند همخوانی داشت.
راهی تازه برای درک پروتئینها
در توزیع سطح انرژی پروتئینها سه گونه منحنی وجود دارد:
- یکی مربوط به حالت رسانا یا فلزی است؛
- دیگری مربوط به حالت نارسانا؛
- و یکی نیز در میان این دو که مربوط به "حالت بحرانی کوانتومی" quantum critical state است.
پژوهشگران با یاری Vattay و چند مدلسازی با بهره از ابرکامپیوتر، توانستند پروتئین‌های alphaVbeta3 را در حالت بحرانی کوانتومی تنظیم کنند (که حالت تعادلی بین رسانا و نارسانا است).
دانشمندان با آزمایش‌های بیشتر و دقیق‌تر کردن تنظیم‌ها، دستگاهی ساختند که می‌تواند رسانایی الکتریکی پروتئین را روشن و خاموش کند.
دانشمندان هنوز درباره یافته‌های خود محتاط هستند. زیرا این یافته‌ها تنها بر روی یک گونه پروتئین آزمایش شده است و هنوز پرسش‌های بدون پاسخ بسیاری درباره‌ی چرایی این پدیده، وجود دارد.
امید است که بررسیهای آینده بتواند به برخی از این پرسش‌ها پاسخ دهد.
امیدواریم که با این روش تازه برای درک پروتئینها، راههایی برای کاربرد آنها در دستگاههای پزشکی با اندازه‌های نانو بیابیم و یا روش‌هایی برای درمان بیماریهایی که با پروتئینها سروکار دارند، پیدا کنیم.
با این یافته‌ها شاید به یک بازنگری بنیادی در ویژگی‌های الکتریکی پروتئینها نیاز باشد.
این پژوهش در Nano Futures منتشر شده است.
شاید اینها را هم بپسندید:
سیم رسانا با پهنای تنها ۳ اتم
ماده دو بعدی به نازکی چند اتم
واکسن پیشگیری از پوسیدگی دندان
لینک منبع خبر:
A Protein Has Been Caught Conducting Electricity, And Scientists Are Baffled