ساخت پیمایشگر مولکولی برای مطالعه سیگنالینگ بین سلولی

محققان از نانوذرات طلا چند ظرفیتی برای ایجاد کاوشگر مولکولی کارآمد استفاده می‌کنند. سلول‌ها دارای سامانه مخابراتی درون بوده و پیام هایی را برای یکدیگر ارسال می کنند که باعث ادامه فعالیت آنها می شود. با سیگنال دهی واضح، سلول‌ها به اهداف خود می‌رسند. با این حال، در برخی بیماری‌ها، سیگنال‌ها دچار مشکل شده و پیام‌های اشتباه ارسال شده و پیامدهای ناخواسته‌ای را در پی دارند. دانشمندان برای تجزیه و تحلیل این سیگنال‌ها و چگونگی عملکرد آنها در سلامتی، پروتئین‌ها را با برچسب‌هایی، برچسب گذاری می کنند. ترکیباتی که می‌توانند در برهمکنش پروتئین‌ها با دنیای مولکولی اطراف آنها اطلاعات مهمی به دانشمندان ارائه دهند.

چالش این است که در ابتدا مشخص شود کدام پروتئین‌ها باید برچسب‌گذاری شوند. در حال حاضر‌، تیمی به رهبری محققان دانشگاه کشاورزی و فناوری توکیو (TUAT) رویکرد جدیدی برای شناسایی و برچسب گذاری پروتئین‌های خاص ایجاد کرده اند. آنها نتایج خود را در Angewandte Chemie منتشر کردند.

کائوری ساکورایی، نویسنده این مقاله و دانشیار گروه بیوتکنولوژی در TUAT، می‌گوید: «ما به کشف گیرند‌های پروتئینی برخی از مولکول‌های کربوهیدرات که در واسطه سیگنالینگ سلولی، به ویژه در سلول‌های سرطانی نقش دارند، علاقه مند هستیم.»

مولکول‌های کربوهیدرات، که لیگاند نامیده می‌شوند، به طور معمول در سطح سلول‌ها بیان می شوند و به طور پویا مجتمع‌هایی با گیرنده‌های پروتئین برای هماهنگی عملکردهای پیچیده سلولی تشکیل می دهند. با این حال، ساکورایی می‌گوید پروتئین‌های مسئول اتصال کربوهیدرات‌ها به سختی قابل تشخیص هستند زیرا بسیار ضعیف با مولکول ها پیوند می‌خورند.

محققان نوع جدیدی از کاوشگر کربوهیدراتی را طراحی کردند که نه تنها به مولکول ها پیوند می خورد ، بلکه محکم به آنها متصل می‌شود.

ساکورایی گفت: «ما از نانوذرات طلا به عنوان داربستی برای اتصال لیگاندهای کربوهیدرات و الکتروفیل‌ها به صورت چند ظرفیتی استفاده کردیم. به این ترتیب، ما توانستیم میزان اتصال و بازده واکنش را نسبت به پروتئین‌های متصل کننده کربوهیدرات به میزان زیادی افزایش دهیم.»

محققان کاوشگرهای طراحی شده را روی لیزات سلولی، مایعی که درون سلول‌های جدا شده از هم قرار دارد، به کار بردند.

ساکورایی می گوید: « پیمایشگرها به سرعت پروتئین‌های متصل کننده کربوهیدرات را پیدا کردند و گروه‌های الکتروفیلی را وادار به واکنش با بقایای اسیدهای آمینه اهدا کننده الکترون بر روی پروتئین های مجاور کرد. این امر منجر به اتصال محکم پروتئین‌ها به سطح نانوذرات طلا شد و تجزیه و تحلیل هویت آنها را تسهیل کرد.»

این گروه چندین گروه الکتروفیلی را برای شناسایی کارآمدترین نوع برای برچسب زدن پروتئین های هدف مورد ارزیابی قرار دادند.