Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMinimal hüceyrənin sxemləri. Kredit: Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu (IBEC)

Kataloniya Biomühəndislik İnstitutunun (IBEC) tədqiqatçıları canlı hüceyrələr kimi xüsusi maddələrə doğru miqrasiya edən kimyəvi naviqasiya qabiliyyətinə malik dünyanın ən sadə süni hüceyrəsini yaradıblar.

“Science Advances” jurnalında dərc olunan bu kəşf mikroskopik baloncukların kimyəvi izləri izləmək üçün necə proqramlaşdırıla biləcəyini nümayiş etdirir. Tədqiqat kemotaksis vasitəsilə özünü hərəkətə gətirə bilən lipid vezikülləri əhatə edən fermentlər şəklində “minimal hüceyrə”nin inkişafını təsvir edir .

Hüceyrə nəqliyyatı bir çox bioloji proseslərin mühüm aspektidir və təkamüldə əsas mərhələdir. Bütün hərəkət növləri arasında kemotaksis bir çox canlı sistemlər tərəfindən faydalı siqnallara, məsələn, qida maddələrinə doğru hərəkət etmək və ya zərərli olanlardan uzaqlaşmaq üçün istifadə edilən vacib bir strategiyadır.

Bárbara Borges Fernandes, Ph.D, izah edir : “Bakteriyalar qida tapmaq üçün ondan istifadə edir, ağ qan hüceyrələri infeksiya yerlərinə çatmaq üçün ondan istifadə edir və hətta sperma hüceyrələri kemotaksis vasitəsilə yumurtaya doğru hərəkət edir”. IBEC-də Molekulyar Biyonika qrupunun tələbəsi, Barselona Universitetinin Fizika fakültəsinin professoru və tədqiqatın ilk müəllifi.

“Xüsusilə heyranedici gördüyümüz odur ki, bu cür istiqamətləndirilmiş hərəkət hətta adətən iştirak edən mürəkkəb mexanizmlər, məsələn, flagella və ya mürəkkəb siqnal yolları olmadan da baş verə bilər. Onu minimal sintetik sistemdə yenidən yaratmaqla, biz bu cür hərəkəti mümkün edən əsas prinsipləri üzə çıxarmağı hədəfləyirik”, o əlavə edir.

Süni hüceyrə hazırlamağı bacarmaq alimlərə hüceyrə vahidlərinin təkamülü daha mürəkkəb strukturlara necə apardığını daha yaxşı anlamağa kömək edə bilər.

“Bu sintetik hüceyrələr təbiətin naviqasiya sisteminin planlarına bənzəyir” dedi böyük müəllif, professor Cüzeppe Battaglia, IBEC-də ICREA tədqiqat professoru, Molekulyar Biyonika Qrupunun əsas tədqiqatçısı və tədqiqatın rəhbəri. “Sadə qurun, dərindən anlayın.”

Liposomlar və məsamələr: Qayıqlar və mühərriklər

Buna nail olmaq üçün tədqiqat qrupu hüceyrəyə bənzər veziküllərin iki substratın gradientində necə hərəkət etdiyini öyrəndi: qlükoza və karbamid. Onlar qlükoza və sidik cövhərini müvafiq son məhsullarına çevirmək üçün lipozomlar adlanan lipid əsaslı veziküllər içərisində qlükoza oksidaz və ya ureaza fermentlərini bağlayırdılar.

Liposomlar daha sonra əsas membran məsamə zülalı əlavə edilərək dəyişdirildi. Bu zülal substratların sintetik hüceyrəyə daxil olması və reaksiya məhsullarının çıxması üçün kanal rolunu oynayır.

Məlumdur ki, aktiv hərəkət simmetriyanın pozulmasından asılıdır. Hissəciyin içindəki fermentləri tutaraq və məsamələri əsas mübadilə nöqtələri kimi istifadə edərək, hissəcik ətrafında kimyəvi konsentrasiyada fərq yaranır. Bu, vezikülün səthi boyunca maye axınına səbəb olur və hissəciyin hərəkətini istiqamətləndirir. Sanki liposom bir qayıq, məsamə və ferment isə onun mühərriki və naviqasiya sistemi idi.

Passiv nəqliyyatdan aktiv kemotaksisə qədər

Tədqiqat qrupu əhalinin ümumi davranışını anlamaq üçün qlükoza və ya ureaza qradiyenti ilə mikrofluidik kanallar içərisində 10.000-dən çox vezikülün daşınmasını təhlil etdi. Onlar müxtəlif sayda məsamələri olan veziküllərin trayektoriyalarını tədqiq etdilər və onları məsamələri olmayan nəzarət vezikülləri ilə müqayisə etdilər.

“Biz nəzarət veziküllərinin kemotaksisdən başqa passiv təsirlərə görə daha aşağı substrat konsentrasiyasına doğru hərəkət etdiyini müşahidə edirik. Veziküllərdəki məsamələrin sayı artdıqca, kemotaktik komponent də artır. Nəhayət, bu, hərəkət istiqamətini tərsinə çevirir və veziküllərin daha yüksək substrat konsentrasiyası olan ərazilərə doğru hərəkət etməsinə səbəb olur”, – Borxes izah edir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .

Bu nəticələr biokimyəvi nöqteyi-nəzərdən ümidvericidir, çünki tədqiq olunan elementlər hüceyrələrin böyük əksəriyyətinin strukturunda hər yerdə mövcuddur.

“Bir vezikül hərəkətinə baxın. Həqiqətən izləyin. Bu kiçik baloncuk sirləri saxlayır: hüceyrələr bir-birinə necə pıçıldayır, həyat yüklərini necə göndərirlər. Amma biologiyanın mexanizmləri səs-küylüdür, həddən artıq çox hissədir! Beləliklə, biz aldadırıq. Bütün rəqsi yalnız üç şeylə bərpa edirik: yağlı bir qabıq, bir ferment və bir poglia.”

“Təəssürat yoxdur. İndi gizli qaydalar sıçrayır. Bu, sintetik biologiyanın gücüdür: tapmacanı sümüklərinə qədər soyun və birdən sən musiqini qarışıqlıqda görürsən. Bir zamanlar dolaşıq görünən nə var idi? Saf, zərif kimya, daha az xərclə daha çox iş görürsən.”

Tədqiqat nəzəri proqnozlar verən Barselona Universitetində (UB) Xose Migel Rubinin komandası ilə birgə aparılıb.

Tədqiqat həmçinin Yaşayış Sistemləri Fizikası İnstitutunun və London Universitet Kollecində Kimya Departamentinin, Liverpul Universiteti, Biofisika İnstitutunun (CSIC-UPV/EHU) və İkerbask Elm Fondunun cəlb edilməsindən də faydalanmışdır.

Daha çox məlumat: Barbara Borges Fernandes et al, The minimal chemotactic cell, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx9364 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx9364

Jurnal məlumatı: Elmin inkişafı 

Kataloniya Biomühəndislik İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir