Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Bir Bardak Şampanyada Baloncukların Nasıl Oluştuğunu Açıklayan Matematikten Esinlenen Yaşayan Hücre Mühendisliği Çerçevesi

26.09.2021
30
Bir Bardak Şampanyada Baloncukların Nasıl Oluştuğunu Açıklayan Matematikten Esinlenen Yaşayan Hücre Mühendisliği Çerçevesi

Princeton araştırmacıları, bir hücre içinde önemli işlevleri organize eden protein damlacıklarını tasarlamak için bir çerçeve geliştirdiler. Bulgularının anahtarı, klasik malzeme biliminden uyarlanan kabarcık oluşumu teorisiydi. Yukarıda, tasarlanmış bir protein fragmanı (yeşil), nükleolus gibi daha yüksek dereceli organellerin temeli olan bir protein damlacığının (kırmızı) oluşumunu “tohumlar”. Yeni çalışma, bilim adamlarının hücreleri manipüle etme yeteneğinde sismik bir değişime işaret ediyor. Kredi: Görüntü, araştırmacıların izniyle

Baloncuklar Teorisi Hücre Biyolojisini Yeni, Daha Nicel Bir Çağa Yükseltiyor

22 Eylül 2021’de dergide yayınlanan bir araştırma Doğa kabarcık ve damlacık oluşumunu yöneten yerleşik bir fizik teorisinin canlı hücrelerin içeriğini düzenleyen ilkelerin yeni bir anlayışına nasıl yol açtığını ayrıntılarıyla anlatıyor. Çalışma, araştırmacıların hücrelerimizdeki karmaşık yumuşak malzemeleri hem anlama hem de kontrol etme yeteneklerinde sismik bir değişime işaret ediyor.

June K. Wu ’92 Mühendislik Profesörü ve Princeton Biyomühendislik Girişimi’nin yöneticisi olan baş araştırmacı Clifford Brangwynne, “Bu yaklaşım malzeme biliminde yaygındır, ancak bunu hücrelerde benzeri görülmemiş bir şey yapmak için uyarladık” dedi.

Mevcut çalışma, Brangwynne’nin on yıldan fazla bir süre önce hücresel proteinlerin hücre içinde sıvı yapılar halinde organize olduğu keşfini takip ediyor. Bu içgörü, hücrelerin parçalarının suda birleşen yağ damlaları gibi nasıl oluştuğunu inceleyen yeni bir çalışma alanına yol açtı. Bilim adamları o zamandan beri bu yapıların nasıl bir araya geldiğine dair kesin ayrıntılar üzerinde kafa karıştırıyorlar. Ancak, bir hücrenin içindeki tek tek moleküllerin yumuşacık dinamiklerini ölçmek zor bir iştir; burada, gizemli, örtüşen süreçler, küçük yapılar oluşur ve saniyede bin kez çözülürken kaotik bir şekilde ilerler.

Doktora sonrası araştırmacı Shunsuke Shimobayashi, Kyoto Üniversitesi’nde yumuşak madde fiziği okudu ve lipid adı verilen organik bileşikler üzerinde çalışan geçmişinin, sorunla ilgili ilginç bir şeyi aydınlatıp aydınlatamayacağını merak etti. Eğer protein molekülleri, yağın sudan ayrılması gibi çevrelerinden yoğunlaşırsa, belki bu süreçteki ilk adımları tanımlayan çekirdeklenme adı verilen matematik, proteinler için de faydalı olabilir.

Shimobayashi, malzeme biliminin bir ayağı olan klasik çekirdeklenme teorisine döndü. Denklemleri, küresel ısınmayı ilk kez ortaya çıkaran iklim modellerinden milyarlarca insanı açlıktan kurtarmaya yardımcı olan gübrelere kadar 20. yüzyılın en derin teknolojik dönüşümlerinden bazılarına güç vermişti.

Ayrıca kritik bir ayrımın da fazlasıyla farkındaydı: Bu denklemler basit, cansız sistemleri tanımlar, ancak bir hücrenin içi kargaşa içindedir. Shimobayashi, “Biyomoleküller için çok daha karmaşık bir malzeme ortamı” dedi. Bu karmaşıklığın üstesinden gelmek için ekip, Princeton Teorik Bilim Merkezi’nin eski bir üyesi olan teorisyen Pierre Ronceray ve Brangwynne laboratuvarı ile daha önce teorik ve hesaplamalı çalışmaları önemli içgörülere yol açan mekanik ve havacılık mühendisliği profesörü Mikko Haataja’yı içerecek şekilde genişletildi. ilgili çalışmalarda. Araştırmacılar teoriyi en önemli iki parametresine indirgediler ve sürecin hücrelerde nasıl çalışabileceğini anlamaya çalışmak için onu uyarladılar. Daha sonra teoriyi test etmek için Shimobayashi, 2018’de Brangwynne’nin laboratuvarında geliştirilen ve sürecin hücrelerde doğal olarak nasıl gerçekleştiğini taklit eden ideal, basitleştirilmiş bir sistem sağlayan gelişmiş bir protein aracına döndü. Onları bir araya getirdiğimizde, sonuçlar bir şok etkisi yarattı.

Shimobayashi damlacıkların anında tohumlanmasını sağlamaya çalıştığında sistem başarısız oldu. Ancak damlacıkları daha yavaş tohumladığında, uyarlanmış teorisiyle mükemmel bir şekilde hizalanacak şekilde kesin olarak tanımlanmış yerlerde çekirdeklendiler. Brangwynne’in “olağanüstü” dediği şeyle protein damlacıklarının nasıl, nerede ve ne zaman oluştuğunu tahmin etmişti. kesinlik

Ekip daha sonra yerel hücre yapılarının karmaşık karmaşıklığına geri döndü ve şimdi başka bir Brangwynne laboratuvar doktora sonrası, stres granülleri olarak adlandırılan iç hücre yapıları konusunda uzman olan David Sanders ile işbirliği yapıyor. Protein konsantrasyonları üzerinde etkili olan tüm süreçleri açıkladıklarında, teorinin stres granülleri ve diğer kondensatlar için de iyi çalıştığını buldular. Hayatın en temel rutinlerini düzenleyen karmaşık sıvı yapılara proteinlerin molekül-molekül birleşimini ölçmüşlerdi. Shimobayashi, bu yapıların sadece sudaki yağ gibi görünüp davranmakla kalmayıp, aynı temel çekirdeklenme modellerinde damlacıklar oluşturduklarını ve diğer malzeme türleri ile aynı nicel hassasiyetle tahmin edilebilecek oranlarda çevrelerinde çok küçük değişiklikler etrafında kümelendiklerini söyledi. .

Brangwynne’e göre, bu öngörücü güçle birlikte hızlandırılmış bir mühendislik kapasitesi geliyor. Biyomoleküler süreçleri nicelleştirmenin ve fizik kalıbında öngörücü modeller geliştirmenin, sevdiklerimiz gibi hastalıklara yenik düşerken artık pasif bir şekilde izlemeyeceğimiz bir dünyaya yol açacağına inanıyor. Alzheimer.

“Önce, toplumun mühendislik harikalarının temelini oluşturan nicel matematiksel çerçevelerle nasıl çalıştığını anlamamız gerekiyor. Ve sonra biyolojik sistemleri daha fazla kontrolle manipüle etmek için sonraki adımları atabiliriz, ”dedi Brangwynne. “Düğmeleri çevirebilmemiz gerekiyor.”

Referans: Shunsuke F. Shimobayashi, Pierre Ronceray, David W. Sanders, Mikko P. Haataja ve Clifford P. Brangwynne, “Biyomoleküler kondensatların çekirdeklenme manzarası”, 22 Eylül 2021, Doğa.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03905-5

“Biyomoleküler kondensatların çekirdeklenme manzarası” başlıklı bu çalışma, kısmen Howard Hughes Tıp Enstitüsü, Princeton Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Princeton Karmaşık Malzemeler Merkezi’nden Odaklanmış Araştırma Ekibi Ödülü tarafından desteklenmiştir. , Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve Princeton Karmaşık Malzemeler Merkezi.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.