ساختارهای پروتئین مانند، در زمین جوان چگونه شکل گرفتند؟

بیگ بنگ: آزمایشات نشان می دهند، اینکه ساختارهای دو بعدی پروتئین-مانند، آمیلوئیدها، از بلوک های ساختاری نخستین به وجود آمده باشند بطور قابل ملاحظه ای ممکن و آسان است.

تصویری هنری از زمین در جوانی

تصویری هنری از زمین در جوانی

به گزارش بیگ بنگ، داستان حداقل از چهار میلیارد سال قبل در زمین جوان شروع شد، زمانی که هیچ موجود زنده ای روی سیاره ی ما وجود نداشت. در این حدود بعضی اوقات، ترکیبات شیمیایی کوچکتر ساختارهای منظم بزرگتری را تشکیل میدادند که قابلیت تولید مثل را داشتند. و پیش ماده های اولیه حیات نیز همینطور به وجود آمدند. اینکه دقیقا چه مولکول هایی شرکت داشتند، و از چه ساخته شده بودند، بزرگترین معمای تاریخ تکاملی میباشد.

با این وجود، “رونالد ریک” پروفسور دانشگاه تکنولوژی فدرال سوییس(ETH) و دانشمند ارشدش “جیسون گرینوالد” ایده ای قوی دارند: این ساختارهای نخستین زنده-مانند به خوبی می توانند توده های پروتئین دار یا آمیلوئیدها(پروتئین شفاف و موم مانند که از فساد نسج های بدن حاصل می شوند-مترجم) باشند. آخرین نتایج تحقیق آزمایشگاهی آنها اکنون به فرضیه ی آنها قوت بخشیده است.

دانشمندان آزمایشی ترتیب دادند تا نشان دهند چنین ساختارهای آمیلوئیدی چگونه بطور خود بخود از بلوک های ساختاری که در زمین قبل از حیات وجود داشتند، می توانند واکنش هایی با یکدیگر داشته و گرد هم بیایند. دانشمندان از چهار آمینو اسید بعنوان مواد شروع کننده استفاده کردند: گلیسین، آلانین، آسپارتات، و والین. به علاوه، آنها از کربونیل سولفید بعنوان یک کاتالیزور برای واکنش استفاده کردند که این گاز آتشفشانی امکان دارد میلیاردها سال پیش در اتمسفر زمین وجود داشته باشد.

ساختارهای صحفه-دراز

در این آزمایش، مولکول های آمینواسید با کمک کربونیل سولفید خودبخود به زنجیره های کوتاه(پپتیدها) که شامل ۵ تا ۱۴ بلوک ساختاری هستند، جمع شدند. این زنجیره ها نیز به نوبه ی خود خودشان را به شکل موازی هم، به ساختارهای آمیلوئیدی به نام صفحه های بتا آرایش دادند. در این آزمایش، این ساختارهای صفحه ای شکل فیبرها را بخود گرفتند و معمولا شامل هزاران زنجیره پپتیدی نزدیک به هم هستند که دانشمندان با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی قادر به شناسایی آنها بودند.

دانشمندان برای اینکه مطمئن شوند که مولکول های آمینواسید زنجیره های پپتیدی درازی را به اندازه کافی تشکیل دادند، مجبور به استفاده از یک حقه هوشمندانه شدند. گرین والد توضیح داد:« مخلوط کردن آمینو اسید با کربونیل سولفید در یک لوله آزمایش تنها زنجیره های پپتیدی خیلی کوتاهی را تولید می کند که به یک ساختار صفحه ای جمع و تبدیل نمی شوند. پس محققان مولکول های آمینو اسید فعال با کربونیل سولفید را در فرایندی چند ساعته به آهستگی به داخل یک لوله آزمایش چکاندند. قابل فهم است که یک فرآیند مشابه کند دیگر، که احتمالا سالها طول کشیده است، با یک جریان پایدار ترکیبات شیمیایی جدید در تاریخ اولیه زمین اتفاق افتاده باشد.»

image-imageformat-fullwidth-1863222876الگوی یک ساختار ورقه ای متشکل از چند زنجیره ی پپتیدی کوتاهتر با رنگ سبز نشان داده شده است. دانشمندان در حین آزمایشات این ساختارها را در قالب فیبرهای طویل کشف کردند (سمت چپ: تصویر میکروسکوپی الکترون)

اثر تحریک کنندگی

دانشمندان قبلا نیز آمیلوئیدها را بعنوان نامزدهایی برای اولین ساختارهای زنده-مانند روی زمین پیشنهاد کرده بودند، زیرا حتی آمیلوئیدهای ساده نیز قادر به انجام کاربردهای به خصوص ِ شیمیایی هستند. برای مثال، سال گذشته پروفسور “ریک” و تیمش ساختارهای آمیلوئیدی قادر به جداساختن استرها را کشف کردند. با این حال، دانشمدان تکنولوژی فدرال سوییس مضطربند که هنوز یک قطعه مهم از معما وجود دارد که در بحث های آنها در پشتیبانی از ” فرضیه آمیلوئید” ناپیدا است: آیا آمیلوئیدها نیز مانند مولکولهای RNA قادر به رونویسی از خود هستند؟ “ریک” و “گرین والد” ادعا می کنند که این قابل فهم است اما هنوز هیچ مدرک و دلیل تجربی ای که این موضوع را اثبات و پشتیبانی کند وجود ندارد. البته پروفسور و تیمش هنور روی این موضوع کار می کنند.

احتمال بیشتر آمیلوئیدها از RNA خاص

با این وجود نیز، محققان فرضیه خود را چنان توصیف می کنند که بسیار بیشتر از فرضیه علمی دهه ها-گذشته، که پیش ماده های حیات تنها از مولکولهای RNA ساخته شده اند، محتمل و ممکن است. بحث اصلی دانشمندان این است که مولکول های RNA با یک کاربرد بیولوژیکی، نسبتا بزرگ و پیچیده هستند. “گرین والد” میگوید:« آنها آنقدر بزرگ هستند که تشکیل شدن خود بخودی برایشان مشکل بوده است. حتی با ساختارهای بسیار ساده تر نیز، آمیلوئیدها کاربردهای شیمیایی بخصوص تری را نشان می دهند.» علاوه بر آن، بلوک های ساختمانی RNA پیچیده تر از بلوکهای ساختمانی آمیلوئیدها و پروتئین ها است. از سوی دیگر، آمیلوئیدها و پروتئین ها حتی در شرایط سخت و دشوار محیطی خیلی بیشتر پایدارند. پروفسور “ریک” نتیجه گیری کرد که:« تمام موارد فوق این ایده، که نخستین مولکولهای کاربردی آمیلوئیدها بودند را ممکن می سازد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریه ی PLOS ONE منتشر شده است.

ترجمه: هیمن یوسفی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com

image_pdfimage_print
(8 نفر , میانگین : 4٫63 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=55855
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1390 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *