Nyu York Universiteti tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriBu görüntü biomolekulyar kondensatların, hüceyrələr içərisindəki kiçik, membransız bölmələrin içərisində unikal görünüş təqdim edir. Dairəvi vizuallaşdırma kondensatı təmsil edir, yarısı (solda, rəngli) super rezolyusiyaya malik mikroskopiya ilə aşkar edilən mürəkkəb nanoölçülü quruluşunu göstərir. Bu texnika elm adamlarına sadə “damcılardan” çox kənara çıxaraq molekulların öz daxilində necə yerləşdiyinin incə detallarını araşdırmaq imkanı verir. Digər yarısı (sağda, konsentrik halqalar) kondensatın ümumi tərkibinin və dinamik davranışının dəqiq ölçülməsini təmin edən holoqrafik mikroskopiyanı təmsil edir. Birlikdə, bu qabaqcıl təsvir üsulları, molekulyar simulyasiyalar (yuxarı sağ struktur) və riyazi modellər (sol alt tənlik) ilə birlikdə tədqiqatçılara bu vacib hüceyrə strukturlarının mürəkkəb sirlərini açmağa kömək edir. Kredit: Julian von Hofe və Saumya Saurabh, Ph.D.

NYU kimyaçıları və fizikləri qrupu hüceyrələrin biomolekulyar kondensatlar kimi tanınan kiçik, dinamik damcıları necə qurduğunu və böyüdüyünü açmaq üçün qabaqcıl vasitələrdən – holoqrafik mikroskopiya və super rezolyusiyaya malik görüntüləmədən istifadə edir.

Alimlər ilk dəfə olaraq fərdi biomolekulyar kondensatların zülal tərkibini və böyümə dinamikasını onları narahat etmədən ölçdülər, gələcək dərmanların inkişafı və xəstəliklərin modelləşdirilməsini formalaşdıra biləcək anlayışlar əldə etdilər.

Biomolekulyar kondensatlar genləri tənzimləməkdən tutmuş stresə cavab verməyə qədər həyati vacib hüceyrə funksiyalarını idarə edir. İndiyə qədər onları öyrənmək onları təhrif etməkdən ibarət idi.

“Bu, elm adamları üçün otaqdakı fil idi” dedi NYU-nun kimyəvi biologiya kafedrasının dosenti və yeni tədqiqatın baş müəllifi Saumya Saurabh, Journal of the American Chemical Society . “Tədqiqatımız biomolekulyar kondensatları öyrənmək üçün dəqiq və qeyri-invaziv üsul təqdim edir.”

Fizika professoru və NYU-da Yumşaq Maddə Tədqiqatları Mərkəzinin direktoru, tədqiqat müəllifi David Grier, “İlk dəfə “başlıq altında” görə bilmək bu mühüm sistemlər sinfi ilə bağlı bəzi böyük sürprizləri ortaya çıxardı” dedi.

Bilinməyənə nəzər salmaq

Biomolekulyar kondensatlar zülallar və nuklein turşuları kimi xüsusi molekulları membranla əhatə olunmadan cəmləşdirən mikroskopik strukturlardır. Faza ayrılması kimi tanınan bu proses hüceyrə biokimyasını təşkil etmək üçün çox vacibdir. NYU tədqiqatı bu dinamik damlacıqlara in vitro-nəzarət edilən laboratoriya şəraitində diqqət yetirsə də, aşkar etdikləri əsas prinsiplər onların canlı hüceyrələrdəki davranışlarını anlamaq üçün birbaşa tətbiq olunur.

Saurabh qeyd edib ki , “tez-tez neft və su damcıları ilə müqayisədə , biomolekulyar kondensatların mürəkkəb reallığı, bizim tapıntılarımızın aşkar etdiyi kimi, sadə maye-maye faza ayrılmasından çox-çox kənara çıxır”.

Mikroskop altında biomolekulyar kondensatları öyrənmək üçün tədqiqatçılar ənənəvi olaraq flüoresan etiketlərdən və ya iki ölçülü səthlərdən istifadə etməklə məhdudlaşırlar ki, hər ikisi damcıların davranışını əhəmiyyətli dərəcədə poza bilər. Bu kritik problemdir, çünki bu kondensatlar ətraf mühitə qarşı olduqca həssasdırlar.

“Mən onların müxtəlif ion növlərinə kompleks və inanılmaz dərəcədə həssas reaksiyasına təəccübləndim. Hətta ion valentliyindəki kiçik bir dəyişiklik həm kondensatın konsentrasiyasını, həm də dinamikasını kəskin şəkildə dəyişdi” dedi Ph.D. Julian von Hofe. tədqiqatın ilk müəllifi olan Saurabh qrupunun namizədi.

Bu problemlərin öhdəsindən gəlmək üçün tədqiqatçılar kondensatlara zərər vermədən məlumat toplamaq üçün real vaxt rejimində onları yoxlamaq üçün bir yol axtardılar. Onların həlli: holoqrafik mikroskopdan minlərlə damlacıqları yavaş-yavaş axan sistem.Oyna

00:0000:10SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Holoqrafik dəqiqlik tək molekullu rezolyusiyaya cavab verir

Grierin laboratoriyası analiz üçün videoya çəkilən hissəciklərin üçölçülü şəkillərini və ya holoqramlarını yaratmaq üçün lazer və linzalardan istifadə edən holoqrafik mikroskopiyadan istifadəyə öncülük edib. Bu texnika elm adamlarına hissəcikləri məhlulda axıtmağa imkan verir ki, onlar aydın şəkildə görünə və fərdi olaraq xarakterizə oluna bilsinlər – flüoresan etiketlərə və ya səthə yapışdırmalara ehtiyac olmadan.

Bu yeni, etiketsiz metodu hüceyrə böyüməsi üçün vacib olan bakteriya zülalı olan PopZ tərəfindən əmələ gələn kondensatlara tətbiq edərək, tədqiqatçılar əvvəlcə kondensatlarda zülalların konsentrasiyasını dəqiq ölçməyi hədəflədilər. Benjamin Franklinin on səkkizinci əsrdə apardığı təcrübədən ilhamlanaraq, bir molekulun uzunluğunu çıxarmaq üçün neft ləkəsindən istifadə edən komanda kondensatların içərisində zülal konsentrasiyasını təyin etmək üçün tək bir zülalın həcmini ölçdü.

Bu fikirdən istifadə edərək, müvafiq biomolekulların zülalları kondensatların içərisində on qatdan çox cəmləşdirə bildiklərini tapdılar. Bununla belə, müşahidə edilən kondensatların böyüməsi gözlənilməz idi və klassik böyümə modellərinə zidd idi və bu, onları tək molekullu görüntüləmə aparmağa məcbur etdi.

Mürəkkəb daxili arxitektura və dinamikanı üzə çıxarmaq üçün komanda super rezolyusiyaya malik təsvirdən – Nobel mükafatı qazanan texnologiyadan və Saurabhın tədqiqatları üçün əsas vasitədən istifadə etdi. Bu məlumatlar kondensatların sadə vahid damlacıqlar olmadığını, lakin insan saçının enindən 1000-100.000 dəfə kiçik olan mürəkkəb nanoölçülü quruluşa malik olduğunu ortaya qoydu. Tapıntılar molekulyar dinamika simulyasiyaları ilə güclü şəkildə dəstəkləndi və bu müəmmalı birləşmələrə atom səviyyəsində fikirlər verdi.

“Əməkdaşlığımız makromolekulyar kondensatların tərkibini və dinamikasını ölçmək üçün sürətli, dəqiq və effektiv üsulları təqdim etdi” dedi Grier.

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, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Damcılardan tutmuş xəstəliklərə və dərmanların çatdırılmasına qədər

Biomolekulyar kondensatların necə təşkil edildiyini və böyüməsini başa düşmək xərçəngdən və yoluxucu xəstəliklərdən tutmuş nevroloji xəstəliklərə qədər bir sıra xəstəliklərin müalicəsi üçün ipuçlarını saxlaya bilər.

“ALS kimi bir xəstəlikdə, xəstəlikdə lövhə əmələ gətirən zülallar sağlamlıq vəziyyətində olan maye kondensatlarıdır. Sferik kondensatın ölümcül lövhəyə necə əmələ gəldiyini anlamaq ALS-ni daha yaxşı başa düşmək üçün bir fürsətdir” dedi Saurabh.

Bundan əlavə, elm adamları bu yaxınlarda bir çox dərman molekullarının hüceyrələrdəki biomolekulyar kondensatların içərisinə düşdüyünü aşkar etdilər. Dərmanların kondensatlarda bu şəkildə sekvestrləşdirilməsi müəyyən bir zülalı hədəf almaq üçün hazırlanan dərmanların niyə hələ də yan təsirlərə səbəb olduğunu izah etməyə kömək edə bilər.

Kondensatların təhlilinə bu yeni yanaşma ilə alimlər indi kondensatın tərkibində və arxitekturasındakı kiçik fərqləri onların içərisində yeni molekulların bölünməsi kimi ölçə bilərlər.

“Məsələn, biz indi dərman modifikasiyalarının kimyəvi məkanını tədqiq edə bilərik ki, onların bölünməsinə dəqiq nəzarət edə, onların kondensatlara daxil olmasının qarşısını almaq üçün lazım olan spesifikliyə nail ola bilərik” dedi Saurabh. “Bu, dərmanların dizaynı və onların potensial yan təsirləri haqqında necə düşündüyümüz üçün yeni yollar açır.”

Digər tədqiqat müəllifləri arasında NYU-dan Jatin Abacousnac, Mechi Chen, Moeka Sasazawa və Ida Javer Kristiansen, habelə Carnegie Mellon Universitetindən Soren Westrey var.

Daha çox məlumat: Julian von Hofe et al, Multivalency Controls the Growth and Dynamics of a Biomolecular Condensate, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c02947

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin jurnalı 

Nyu York Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir