|  درخواست عضويت  |  رمز خود را فراموش کرده ايد؟  |  ورود اعضا [Sign in]
جستجوي پيشرفته مطالب   |  
 جستجو:  
روزنامه شرق 96/7/20: تصويربرداري مولكول ها در مقياس اتمي
magiran.com  > روزنامه شرق  >  فهرست مطالب شماره
مشخصات نشريه
آخرين شماره
آرشيو شماره هاي گذشته
جستجوي مطالب
سايت اختصاصي
تماس با نشريه
شماره جديد اين نشريه
شماره 3092
پنجشنبه سوم اسفند ماه 1396



خدمات سايت




 
MGID2387
magiran.com > روزنامه شرق > شماره 2984 20/7/96 > صفحه 10 (علم) > متن
 
      


تصويربرداري مولكول ها در مقياس اتمي
نگاهي به پژوهش ها و دستاوردهاي برندگان نوبل شيمي ٢٠١٧

نويسنده: محمدرضا دستوراني

آکادمي سلطنتي علوم سوئد، چهارشنبه هفته گذشته (۱۲ مهر، چهارم اکتبر) برندگان جايزه نوبل شيمي ٢٠١٧ را معرفي کرد. اين جايزه به طور مشترک به سه دانشمند اروپايي به نام هاي «ژاک دوبوشه»، «يواخيم فرانک» و «ريچارد هندرسون» اعطا شد. اين سه دانشمند به دليل تلاش براي ابداع يک روش جديد و کارآمد تصويربرداري سه بعدي از مولکول هاي زيستي اين جايزه را دريافت کردند. بر پايه تلاش هاي آنان، روش جديدي براي تهيه تصاوير دقيق سه بعدي از مولکول هاي زيستي مانند پروتئين، DNA و RNA ابداع شده است. نتيجه پژوهش اين دانشمندان، به محققان کمک کرده است از فرايندهاي سلولي رمزگشايي کنند که پيش از اين، نامرئي بودند. براي مثال با تهيه تصوير از ويروس هايي مانند زيکا (Zika) درک ساختار و کارکرد آنها آسان تر شده است. اميد مي رود در آينده بتوان با استفاده از اين روش ها، راهي براي ابداع داروهاي جديد و درمان بيماري ها پيدا كرد. هم اکنون دانشمندان مي توانند با استفاده از روش «ميکروسکوپ کرايوالکترون»، مولکول هاي زيستي را فريز کنند، يعني با کاهش دما، کاري کنند که حرکت آنها کندتر شود و در اين حالت تصويري با تفکيک زياد (در حد اتم) از اين مولکول ها تهيه کنند. آکادمي سلطنتي علوم سوئد در اعلاميه معرفي برندگان نوبل شيمي ٢٠١٧ گفته است اين دانشمندان با ابداع روشي به نام «ميکروسکوپ کرايوالکترون براي شناخت ساختار بيومولکول ها (مولکول هاي زيستي) در محلول با وضوح زياد» نوبل شيمي امسال را دريافت کردند. اين روش، تصويربرداري از مولکول هاي زيستي را ساده تر و کارايي آن را بيشتر کرده است.
    
    تاريخچه تصويربرداري از مولکول هاي زيستي
     جايزه نوبل شيمي امسال به دليل ابداع ميکروسکوپ کرايوالکترون (cryo-electron microscopy) به اين دانشمندان اعطا شده است. اکنون با استفاده از اين روش مي توان تصويرهايي با وضوح زياد از بيومولکول ها (مولکول هاي زيستي) تهيه کرد و ساختار آنها را تشخيص داد. دانشمندان با استفاده از ميکروسکوپ کرايوالکترون مي توانند به بررسي ساختار بيوشيميايي سلول ها، اجزاي اين سلول ها و کارکرد مولکول هاي مختلف بپردازند و نقش آنها را در سلول هاي زنده بررسي کنند. درک شکل و ساختار پروتئين ها و ديگر مولکول هاي زيستي براي شناخت عملکرد آنها بسيار مهم است. به عنوان مثال، ساختار يک ويروس، اطلاعات بسيار مهمي در مورد چگونگي حمله آن ويروس به سلول ها ارائه مي دهد. در چندين دهه، روش اصلي بررسي ساختار پروتئين به اين صورت بود: ابتدا تعداد زيادي از مولکول هاي يک پروتئين را متبلور مي کردند. سپس پرتوهاي ايکس را به اين بلورها يا کريستال مي تاباندند و از روي الگوها يا طرح هاي پرتو ايکس بازتاب شده، شکل پروتئين را مشخص مي کردند. اما بسياري از پروتئين ها، به ويژه آنهايي که در غشاي بيروني سلول ها قرار دارند، بيش از حد نرم و بي شکل هستند يا متبلور نمي شوند. تا پيش از پژوهش اين دانشمندان، اعتقاد بر اين بود که از ميکروسکوپ الکتروني فقط براي تصويربرداري ساختار هاي غيرزنده مي توان استفاده کرد زيرا پرتو الکتروني پرقدرت تابيده شده، مواد زيستي را از بين مي برد، اما «ريچارد هندرسون» در سال ۱۹۹۰ از ميکروسکوپ الکتروني براي توليد تصوير سه بعدي از پروتئين استفاده کرد. به تدريج و در طول سال ها، ميکروسکوپ الکتروني پيشرفت هاي قابل توجهي کرده است. دکتر «هندرسون» حرفه خود را به عنوان متخصص کريستالوگرافي يا بلورنگاري پرتو ايکس آغاز کرد، اما با محدوديت هايي مواجه شد و به ابزار ديگري به نام ميکروسکوپ الکتروني روي آورد. ميکروسکوپ الکتروني در سال ١٩٣١ اختراع شد. اين ابزار از پرتوهاي الکترون براي توليد تصاوير استفاده مي کند، درنتيجه تصويرهايي که اين ميکروسکوپ توليد مي کند، به مراتب بهتر از تصويرهايي است که با استفاده از ميکروسکوپ هاي نوري معمولي تهيه مي شوند. براي تهيه تصوير از نمونه ها با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني بايد نمونه ها را در خلا قرار داد، اما نمونه هاي زيستي در خلا آب خود را از دست مي دهند و خشک مي شوند. علاوه بر اين، بمباران الکتروني نيز به مولکول ها آسيب مي زند. پروتئين خاصي که دکتر «هندرسون» و همکارانش بررسي کردند، پروتئيني است که در غشاي سلولي يک موجود زنده فتوسنتزکننده قرار دارد. آنها براي اينکه نمونه حاوي اين مولکول در خلا خشک نشود، آن را با محلولي که داراي گلوکز بود، پوشاندند. آنها همچنين شدت پرتو الکترون را کاهش دادند و از قرارگرفتن مولکول هاي پروتئين در غشا نهايت استفاده را بردند. موضوع استقرار منظم مولکول هاي پروتئين در غشا، در سال ١٩٧٥ به دکتر «هندرسون» امکان داد با توجه به شيوه پراکندگي الکترون، شکل پروتئين ها را ارزيابي کند. او براي اين کار، تقريبا از همان روش رياضي استفاده کرد که در بلورنگاري پرتو ايکس استفاده مي شود. اما همه پروتئين ها به شکل مرتب و منظم در غشاي سلول مستقر نمي شوند، بلکه هر کدام از آنها به سمت و جهت خاصي هستند و از اين رو تصويربرداري از آنها به اين روش بسيار دشوار است. در دهه هاي ١٩٧٠ و ١٩٨٠، دکتر «فرانک» به پيشرفت ديگري دست يافت که کميته نوبل آن را مستحق تقدير دانست. او تصاويري از هزاران يا ميليون ها نسخه از يک پروتئين را در آن واحد تهيه کرد که هر کدام از آنها به شکل تصادفي جهت گيري کرده بودند. دکتر «فرانک» در مصاحبه اي گفته بود: «با اين کار مي توان تصويرهايي از پروتئين ها در همه جهت هاي ممکن تهيه کرد. تنها مشکل اين است که جهت گيري مولکول ها را پيدا کنيم. اين بخش از کار بسيار سخت است.» در مرحله بعد، يک کامپيوتر تصاوير مشابه را (يعني پروتئين هايي که در جهت هاي مشابه قرار داشتند)، در کنار هم قرار داد و طرز قرارگيري آنها را مشخص کرد. سپس اين عکس ها را با هم تلفيق کرد تا يک تصوير واضح تر توليد شود. وجود چندين تصوير از يک مولکول به اين معني است که ما تصويرهايي از يک مولکول با زاويه ديدهاي مختلف در اختيار داريم. اکنون مي توان با تلفيق اين تصويرهاي دوبعدي که از زاويه هاي مختلف تهيه شده اند، تصوير سه بعدي مولکول ها را تهيه کرد. دکتر «هندرسون» مي گويد دکتر «دوبوشه» از دانشگاه لوزان سوئيس، بخش کرايو از ميکروسکوپ کرايوالکترون را ابداع کرد و درنتيجه او پدر واقعي اين روش است. قراردادن اين مولکول ها در يخ نيز از خشک شدن آن جلوگيري مي کند، اما وقتي که آب يخ مي کند، مولکول ها در يک شبکه بلوري قرار مي گيرند و درنتيجه الکترون هاي ميکروسکوپ الکتروني را متفرق مي کنند. اين الکترون هاي متفرق شده باعث مي شوند تصوير تار و مبهم شود. دکتر «دوبوشه» براي غلبه بر اين مشکل، نمونه ها را در اتان سرد، منجمد کرد. (خود اين اتان هم در نيتروژن مايع خنک شده بود). در دماي منهاي ١٩٦ درجه سليسيوس اين فرايند، مولکول هاي آب خيلي زود يخ مي زند. از آنجا که عمل يخ زدن بسيار سريع روي مي دهد، فرصتي نيست که مولکول هاي يخ، بلور تشکيل دهند بلکه به شکل شيشه درمي آيند. اکنون ديگر مي شد مولکول ها را ديد بدون آنکه وجود يخ مانعي براي تصوير برداري از مولکول هاي پروتئين باشد.
    
    اهميت اين دستاورد
     گفتني است در سال هاي اخير، متون علمي شيمي، زيست شناسي و بيوشيمي پر شده است از ساختارهاي شگفت انگيز بسياري از مولکول هاي زيستي. پروتئين هايي که مقاومت در برابر پيامدهاي شيمي درماني و آنتي بيوتيک ها را موجب مي شوند، مولکول هاي پيچيده اي که آهنگ زيستي بدن ما را تنظيم مي کنند، واکنش هاي پيچيده اي که در فرايند فتوسنتز نقش دارند و حسگر فشاري خاصي که عمل شنيدن را براي ما امکان پذير مي کند، فقط چند نمونه از صدها مولکول زيستي پيچيده اي هستند که امروزه دانشمندان مي توانند با استفاده از روش ميکروسکوپ کرايوالکترون از آنها تصوير تهيه کنند. درباره اهميت و کاربرد اين روش همين بس که در چند سال گذشته ويروس زيکا در بسياري از مناطق جهان شايع شد. اين ويروس موجب اختلال هايي در ساختار و کارکرد مغز مي شود. با توجه به گسترش اين بيماري و همچنين آسيب زياد ويروس اين بيماري به مغز مبتلايان، لازم بود تصوير دقيقي از اين ويروس تهيه شود و دانشمندان با استفاده از اين روش، تصوير اين ويروس را تهيه کنند. دانشمندان پس از چند ماه توانستند تصويري سه بعدي با دقت زياد را از اين ويروس تهيه کنند که جزئياتي در حد اتم ها در آن ديده مي شود. اکنون داروسازان با استفاده از اين تصوير به دنبال يافتن دارويي مناسب براي درمان اين بيماري هستند. به دليل کارايي هاي اين روش تصويربرداري بود که آکادمي علوم در بيانيه معرفي برندگان نوبل شيمي ٢٠١٧ گفت اين روش بيوشيمي را متحول کرده است. آکادمي سلطنتي علوم سوئد در بيانيه خود ضمن اعطاي جايزه ١.١ ميليون دلاري به اين گروه، اعلام کرد: «اکنون محققان با استفاده از اين روش مي توانند بيومولکول ها را حين انتقال منجمد کنند و فرايندهايي را که تا پيش از اين قابل مشاهده نبودند، به صورت تصويري ببينند. اين روش مي تواند براي فهم اصولي شيمي و ابداع داروهاي جديد، تاثيرگذار باشد». اين آکادمي افزود: «روش آنها بيوشيمي را وارد دوره جديدي کرده است». اين سه پژوهشگر به دليل تحقيقات شان در زمينه تصويرنگاري از مولکول هاي زيستي جايزه نوبل شيمي سال ۲۰۱۷ را به طور مشترک دريافت کردند. محور مشترک تحقيقات اين سه نفر بهبود شيوه هاي تصويرنگاري ميکروسکوپي در دماي کم (کرايوالکترون ميکروسکوپي) است. استفاده از اين روش به پژوهشگران امکان مي دهد از موجودات و مواد زيستي بسيار کوچک، تصويرهاي سه بعدي تهيه کنند. به اين ترتيب، پژوهشگران مي توانند از ساختارهاي ريز، مانند پروتئين هايي که موجب ايجاد مقاومت در ميکروب هاي مقاوم به آنتي بيوتيک ها مي شوند يا سطح ويروس ها تصويرنگاري کنند و به بررسي دقيق آنها بپردازند. آکادمي سلطنتي سوئد در توضيح دليل تصميم براي انتخاب اين سه پژوهشگر گفته است پژوهش آنان «شاخه تصويرنگاري ميکروسکوپي را وارد عصر جديدي کرده است». اين بيانيه مي افزايد: «با استفاده از نتيجه تحقيقات اين سه نفر، «پژوهشگران اکنون مي توانند از مولکول هاي زيستي در ميانه حرکت آنها تصويربرداري کرده و فرايندهايي را مشاهده کنند که پيش از اين امکان ديدن آنها وجود نداشت و اين دستاوردي بسيار مهم است؛ هم براي درک بنيادي از مواد تشکيل دهنده حيات و هم پيشرفت در زمينه داروسازي».
    
    آشنايي با برندگان نوبل
     گفتني است «ژاک دوبوشه»، بيوفيزيک دان سوئيسي ٧٥ساله از دانشگاه لوزان، «يوآخيم فرانک»، بيوفيزيک دان آلماني ٧٧ساله از دانشگاه کلمبيا در نيويورک و «ريچارد هندرسون»، زيست شناس مولکولي و بيوفيزيک دان اسکاتلندي ٧٢ساله که بيشتر به طور مستقل فعاليت مي کند، برندگان نوبل شيمي ٢٠١٧ هستند.
    تصويربرداري مولکول ها در مقياس اتمي / نگاهي به پژوهش ها و دستاوردهاي برندگان نوبل شيمي ٢٠١٧
    


 روزنامه شرق ، شماره 2984 به تاريخ 20/7/96، صفحه 10 (علم)

لينک کوتاه به اين مطلب:   
 


    دفعات مطالعه اين مطلب: 10 بار
    



آثار ديگري از "محمدرضا دستوراني"

  اتلاف هم زمان وقت و استعداد / لزوم شناخت درست استعداد دانش آموزان و هدايت تحصيلي آنان
محمدرضا دستوراني، شرق 4/8/96
مشاهده متن    
  آسمان پرستاره / تاريخچه طرح رصدخانه ملي ايران
محمدرضا دستوراني، شرق 6/7/96
مشاهده متن    
  آيا بايد نگران تسلط ماشين بر انسان باشيم؟ / پيامدهاي پيشرفت هوش مصنوعي
محمدرضا دستوراني، شرق 23/6/96
مشاهده متن    
  تلسكوپي فراتر از انتظار / ١٠ دانستني جالب درباره هابل
محمدرضا دستوراني، شرق 2/6/96
مشاهده متن    
  تراژدي امروز، حاصل غفلت ديروز است / دلايل كاهش ذخيره آب و آينده آبي كشور در گفت و گو با «علي باقري»
محمدرضا دستوراني، شرق 16/5/96
مشاهده متن    
بيشتر ...

 

 
 
چاپ مطلب
ارسال مطلب به دوستان

معرفی سايت به ديگران
گزارش اشکال در اطلاعات
اشتراک نشريات ديگر
 جستجوی مطالب
کلمه مورد نظر خود را وارد کنيد

جستجو در:
همه مجلات عضو
مجلات علمی مصوب
آرشيو اين روزنامه
متن روزنامه های عضو
    
جستجوی پيشرفته



 

اعتماد
ايران
جام جم
دنياي اقتصاد
رسالت
شرق
كيهان
 پيشخوان
نشريه رشد جوانه
متن مطالب شماره 58، زمستان 1396را در magiran بخوانيد.

 

 

سايت را به دوستان خود معرفی کنيد    
 1396-1380 کليه حقوق متعلق به سايت بانک اطلاعات نشريات کشور است.
اطلاعات مندرج در اين پايگاه فقط جهت مطالعه کاربران با رعايت شرايط اعلام شده است.  کپی برداري و بازنشر اطلاعات به هر روش و با هر هدفی ممنوع و پيگيرد قانوني دارد.
 

پشتيبانی سايت magiran.com (در ساعات اداری): 77512642  021
تهران، صندوق پستی 111-15655
فقط در مورد خدمات سايت با ما تماس بگيريد. در مورد محتوای اخبار و مطالب منتشر شده در مجلات و روزنامه ها اطلاعی نداريم!
 


توجه:
magiran.com پايگاهی مرجع است که با هدف اطلاع رسانی و دسترسی به همه مجلات کشور توسط بخش خصوصی و به صورت مستقل اداره می شود. همکاری نشريات عضو تنها مشارکت در تکميل و توسعه سايت است و مسئوليت چگونگی ارايه خدمات سايت بر عهده ايشان نمی باشد.



تمامي خدمات پایگاه magiran.com ، حسب مورد داراي مجوزهاي لازم از مراجع مربوطه مي‌باشند و فعاليت‌هاي اين سايت تابع قوانين و مقررات جمهوري اسلامي ايران است