การใช้ฟิสิกส์กับคุณสมบัติและโครงสร้างพื้นฐานของโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกที่ทำให้สิ่งมีชีวิตต่างๆ แต่แม้แต่การกระทำที่ดูเหมือนง่าย เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อก็เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ทางชีววิทยาที่หลากหลาย ซึ่งได้ปกคลุมพลวัตและการทำงานของโมเลกุลแต่ละตัวไว้เบื้องหลังม่านแห่งความซับซ้อน ชุมชนวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากล่องเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพ
เพื่อตรวจสอบ
ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา โดยเปิดเผยข้อมูลที่ซ่อนไว้ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับโครงสร้าง พลวัต และการทำงานของสารชีวโมเลกุลแต่ละตัว และ ซึ่งเป็นหัวหน้าภาควิชาชีวฟิสิกส์และชีววิทยาการแผ่รังสีที่มหาวิทยาลัย ประเทศฮังการี อยู่ในระดับแนวหน้าของสาขาที่เติบโตอย่างรวดเร็วนี้
ซึ่งเรียกว่าชีวฟิสิกส์โมเลกุลเดี่ยว ตั้งแต่เริ่มต้น“ในปี 1995/6 ฉันทำงานหลังปริญญาเอกที่ ซึ่งเราร่วมมือกับ ผู้บุกเบิกการสร้างภาพโมเลกุลเดี่ยว” “เราสร้างกับดักแสงและประสบความสำเร็จในการดึงไททินโปรตีนของกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นโมเลกุลโปรตีนตัวแรกที่ถูกควบคุมด้วยกลไกในประวัติศาสตร์ของชีวฟิสิกส์”
จากความสำเร็จนี้ อาชีพของอาจถูกมองว่าเป็นเพียงพิภพเล็ก ๆ สำหรับวิวัฒนาการของภูมิทัศน์ทางชีวฟิสิกส์โมเลกุลเดี่ยวที่กว้างขึ้น เขากลับไปยังประเทศบ้านเกิดของเขาในปี 1997 และตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เขาก็ได้คิดค้นเทคนิคใหม่ๆ และแตกแขนงออกไปเพื่อสำรวจและเปิดเผยการทำงานภายในของโปรตีน
หลากหลายชนิดตำแหน่งที่แม่นยำหนึ่งในเทคนิคเหล่านี้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงขั้นหนึ่งในด้านความสามารถสำหรับชุมชน ในปี พ.ศ. 2549 และผู้ทำงานร่วมกันใช้เครื่องแปลวัตถุประสงค์เพียโซซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้วางตำแหน่งได้อย่างแม่นยำเป็นพิเศษ เพื่อโฟกัสวัตถุที่มีกำลังขยายสูงภายใน
กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์แบบสะท้อนแสงภายในทั้งหมด (TIRF) วิธีการที่ทรงพลังโดยที่โมเลกุลมักจะถูกทำให้เรืองแสงด้วยวิธีการทางเคมีหรือพันธุกรรมเพื่อให้สามารถถ่ายภาพแบบเลือกได้ ขั้นตอนแบบเพียโซอิเล็กทริกช่วยให้เราได้รับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น และควบคุมโครงสร้างต่างๆ
เช่น ไททิน
ดีเอ็นเอ และโปรตีนที่ยาวกว่า ศาสตราจารย์ มหาวิทยาลัย ประเทศฮังการีจากนั้นจึงรวมกล้องจุลทรรศน์ TIRF ที่ปรับปรุงแล้วกับกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) ซึ่งเป็นเทคนิคความละเอียดสูงที่ ‘รู้สึก’ พื้นผิวด้วยโพรบเชิงกล – เป็นครั้งแรก การตั้งค่าการซิงโครไนซ์เชิงพื้นที่และเชิงพื้นที่ที่ไม่เหมือนใครนี้
ทำให้นักวิจัยสามารถติดตามภูมิประเทศของโมเลกุลและจัดการกับสารชีวโมเลกุลแต่ละตัวได้ ในขณะเดียวกันก็ติดตามการเปลี่ยนแปลงของสารเรืองแสง แม้กระทั่งในเซลล์ที่มีชีวิต และทีมของเขายังคงสำรวจสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น พวกเขาได้สร้างแหนบออปติคัล
ที่ไม่เหมือนใครซึ่งช่วยให้ไม่เพียงดักจับโมเลกุลต่างๆ โดยใช้แรงดันการแผ่รังสีจากลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสเท่านั้น แต่ยังจัดการและวัดการเคลื่อนไหวที่จำเป็นในการดึงโมเลกุลด้วยแรงที่แน่นอน “ชิ้นส่วนสำคัญของเครื่องดนตรีชิ้นนี้คือสเตจ ที่มีกำลังแรงสูง” “มันช่วยให้เราได้รับการวัดที่แม่นยำมากขึ้น
และจัดการโครงสร้างต่างๆ เช่น ไททิน ดีเอ็นเอ และโปรตีนที่ยาวกว่า” เกร็งกล้ามเนื้อกลุ่ม ได้ใช้เทคนิคเหล่านี้และเทคนิคอื่นๆ กับปัญหาที่ยากจะแก้ไขได้ก่อนหน้านี้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมถึงการสนับสนุนที่สำคัญเพิ่มเติมในการทำความเข้าใจบทบาทของโมเลกุลไททินภายในกล้ามเนื้อ เป็นโปรตีนที่ใหญ่
ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ โดยวัดความยาวได้มากกว่า 1 µm และเป็นที่รู้กันว่าทำหน้าที่เป็นสปริงโมเลกุลที่ทำให้กล้ามเนื้อมีความยืดหยุ่น แต่ไม่ว่าไททินจะแผ่ออกระหว่างการยืดกล้ามเนื้อหรือไม่ และการเผยออกนี้อาจส่งผลต่อการหดตัวของกล้ามเนื้อได้อย่างไร เป็นคำถามที่ถกเถียงกันอย่างถึงพริกถึงขิง
ในชุมชนชีวฟิสิกส์เพื่อตอบคำถามเหล่านี้และอธิบายกลไกการพับของโมเลกุล และเพื่อนร่วมงานได้ใช้แหนบออปติคัลความละเอียดสูงในการจัดการกับโมเลกุลไททินแต่ละตัวที่บริสุทธิ์จากกล้ามเนื้อหลังที่นำมาจากกระต่าย พวกเขาค้นพบว่าโดเมนโปรตีนบางส่วนในไททินสามารถคลี่ออกได้ภายใต้
แรงที่เกี่ยวข้องทางสรีรวิทยาที่ต่ำมาก และในงานต่อมา พวกเขาสามารถคลี่โมเลกุลออกบางส่วนแล้วปล่อยให้มันพับใหม่ได้ นี่เป็นหนึ่งในการทดลองแรกๆ ที่เปิดเผยว่าการพับกระดาษทิทินช่วยการหดตัวของกล้ามเนื้อโดยสร้างแรงทางกล แตะที่ไวรัสนอกเหนือจากไททินแล้ว กลุ่มนี้ยังมีความกระตือรือร้น
อย่างมาก
ในการอธิบายว่าไวรัสขับ DNA ออกมาได้อย่างไรเมื่อมันติดเชื้อในเซลล์โฮสต์ ไวรัสประกอบด้วยเปลือกระดับนาโนที่เรียกว่าแคปซิดที่ห่อหุ้มวัสดุจีโนมที่ไม่เป็นมิตร หลังจากจับกับตำแหน่งตัวรับที่ผิวแล้ว ไวรัสส่วนใหญ่จะถ่ายโอนจีโนมของมันภายในเซลล์โฮสต์โดยทิ้งแคปซิดไว้ข้างนอก
วัสดุนี้หลอกสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮสต์ในการผลิตองค์ประกอบโครงสร้างของไวรัส ซึ่งสร้างอนุภาคของไวรัสขึ้นมาเองโดยธรรมชาติด้วยการประกอบขึ้นเองเนื่องจากไวรัสถูกใช้เป็นพิมพ์เขียวสำหรับการนำส่งยาที่ตรงเป้าหมายอยู่แล้ว จึงไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับพลวัตของพฤติกรรมแคปซิด
ไม่ต้องพูดถึงวิธีที่ไวรัสปล่อยสารพันธุกรรมของมัน “เราใช้ AFM เพื่อศึกษาไวรัสแบคทีริโอฟาจ T7 ซึ่งเป็นไวรัสที่ติดเชื้อในเซลล์แบคทีเรียที่อ่อนแอ เช่นและพบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่น่าสนใจมากในผนังแคปซิดของไวรัสเมื่อเราผลักมันด้วยคานยื่นของ AFM” อธิบาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ของไวรัส
รวมถึงการศึกษาว่าลิแกนด์ต่างๆ อาจมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของไททินได้อย่างไร และหัวข้ออื่นๆ อีกมากมายที่ทีมกำลังตรวจสอบอยู่ การวิจัยแรงจากคานยื่นทำให้ หักเป็นขั้นๆ ซึ่งเป็นจำนวนเต็มทวีคูณประมาณ 0.6 นาโนเมตร
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
