کوی دانش - kooy

ابزارچندگانه ای برای سلول ها: شناخت حس بویایی در سلول

ابزارچندگانه ای برای سلول ها: شناخت حس بویایی در سلول
03 دی
10:45 1394
سلول ها دارای حس دقیق بویایی هستند که به آنها مسیر صحیح رشد کردن را برای نزدیک تر شدن به منبع بو اطلاع می دهد. حال محققان نحوه عملکرد حس بویایی سلول ها را دریافته اند.

تصویر فوق: سایت قطب بندی (که به رنگ زرد مشاهده می شود و در ادامه تعریف خواهد شد) سنسور، پردازنده و موتوری است که هر سه در قالب یک ابزار قرار دارند، در اصل این ابزار وسیله چند کاره ای است که رشد و حرکت سلول را کنترل می کند.
یکی از مشکلات رایجی که برای سلول ها رخ می دهد احاطه شدن با ابری از بوست که باید مسیر منبع این بو را تعیین نمایند. به عنوان مثال، سلول های عصبی رشته های طویلی را تشکیل می دهند که در مقابل سیگنال های ارسالی توسط سایر سلول ها جذب می شوند و به این ترتیب، شبکه ای تولید می شود که سیستم عصبی را شکل می دهد، به همین منوال سلول هایی که مسولیت از بین بردن پس مانده ها را به عهده دارند بوی میکروب های مضر را تشخیص داده به تعقیب و نابودسازی شان می پردازند.
اما سلول ها چگونه سیگنال های بویایی مزبور را که به واسطه فاصله گرفتن از منبع ضعیف و ضعیف تر می شوند  تشخیص می دهند؟ سلول ها چگونه تضعیف شدن نشانه های مزبور را اصطلاحا "خوانده" و رشد و حرکت خود را به سوی منبع سیگنال تنظیم می نمایند؟ اینکه سیگنال های فضایی به چه ترتیبی حس می شوند از سوالات بنیادین پیش روی زیست شناسی می باشد و تاکنون این معما حل نشده باقی مانده بود.


هم سنسور، هم پردازنده و هم موتور
 هم اکنون پاسخ محتمل معمای یاد شده توسط محققانی که سرپرستی شان را ماتیاس پیتر از انستیتوی زیست شیمی به عهده داشته ارائه شده است. سلول های مخمر ابزار چند کاره بسیار ظریف و انطباق پذیری دارند که سیگنال های شیمیایی را تشخیص می دهد، آنها را پردازش کرده و پاسخ درست، مثلا رشد به سوی منبع سیگنال را در اختیار می گذارد. سلول های مخمر بدین ترتیب می توانند مکان شرکای جنسی بالقوه را در محیط دور و بر خود بو بکشند و به سوی آنها رشد کنند.
 زیست شناسان مطالعه خود را با استفاده از ترکیبی از مشاهدات میکروسکوپی و مدل کامپیوتری انجام داده اند، این مدل با بهره گیری از همکاری میان رشته ای محققانی از لابراتوار کنترل اتوماتیک تحت هدایت هینر کوپل (شاغل در TU Darmstadt) تهیه شده است. 


تولید پروتئین های پرشمار توسط ابزار چند کاره
 اگر سلولی به وجود گرادیان سیگنالی در دور و اطراف مشکوک شود، در نقطه ای تصادفی روی غشا اقدام به سرهم بندی ابزارچندکاره می نماید. ابزار نامبرده کمپلکس پروتئینی بزرگی متشکل از 100 جز مختلف است، کمپلکس مزبور به اندازه ای بزرگ است که می توان آنرا با استفاده از میکروسکوپ فلورسنتی مشاهده کرد. محققان این کمپلکس را "سایت قطب بندی" یا PS می نامند، زیرا در محل شکل گیری کمپلکس، رشد قطب بندی شده آغاز می شود. 
محققان با استفاده از میکروسکوپ فلورسنت نحوه مکان یابی منبع سیگنال گرادیان توسط PS را مشاهده نمودند. ابتدا PS در امتداد غشا به سوی سیگنال قوی تر حرکت می کند. PS بعد از شناسایی نمودن قویترین سیگنال یعنی بیشترین مقدار ماده سیگنال موجود در گرادیان، دست از حرکت می کشد و آنگاه برآمدگی را در سلول در این مکان شکل می دهد، که به سوی منبع سیگنال رشد می کند. به صورت طبیعی، سیگنال توسط شریک جنسی تولید می شود و دو سلول بعد از پیدا کردن همدیگر به هم می چسبند.  


ساده سازی ساختار پیچیده با استفاده از مدل
محققان برای شناخت مکانیک های مولکولی این روند از مدل کامپیوتری استفاده کردند. به گفته بورن هگمان، نویسنده ارشد مطالعه که در ژورنال Developmental Cell منتشر شده است: "این مدل به واقع به ما کمک می کند تا پیچیدگی Cdc42 و روند آنرا را کم کرده و به سطح چند جزء تشکیل دهنده حیاتی تقلیل بدهیم." اجزای تشکیل دهنده حیاتی ماشین شامل گیرنده ای است که سیگنال را گرفته و فوروارد می کند، سایر این اجزا عبارتند از پروتئین Cdc24، که گیرنده را در امتداد غشاء حمل می کند و پروتئین Cdc24 که فعالیت Cdc42 را تنظیم می نماید. هگمان می افزاید: "می تواند گیرنده را درحکم بینی در نظر گرفت، Cdc42 فرمان ماشین است و Cdc24 نیز ترمز آن."
درحالیکه PS از میان غشای سلولی حرکت کرده و بدنبال سیگنال شیمیایی قوی تری می گردد، تنها چند عددد از مولکول های پروتئین درحال تجزیه Cdc24 در ماشین حضور دارند. PS بعد از پیدا کردن مکان تراکم حداکثری سیگنال، درخواست مولکول های Cdc24 بیشتر می کند که در هسته ذخیره شده اند تا به کمپلکس متصل شوند. هرچه تعداد مولکول های Cdc24 که به PS متصل می شوند بیشتر باشد، PS آهسته تر می شود. اما بعد از عبور تعداد مولکول ها از حد مشخصی PS  به طور کامل متوقف می شود و شروع به شکل دهی برآمدگی در سلول می کند. 


سنگ بنایی مهم 
به گفته هگمان که از بابت یافته های جدید نیز بسیار خشنود است: "ابتدا با استفاده از میکروسکوپ فلورسنتی حرکت سایت قطب بندی را مشاهده کردیم. سپس این حرکت را روی کامپیوتر شبیه سازی نمودیم که به ما امکان داد تا فرضیه ای برای نحوه کنترل شکل بدهیم. آنگاه توانستیم این فرضیه را به لحاظ تجربی با استفاده از جهش ها و مشاهده توسط میکروسکوپ فلورسنتی تایید نماییم." وی ادامه می دهد مدل کامپیوتری نسبتا ساده، بنیانی عالی را برای برنامه ریزی آزمایش ها در اختیار قرار داد، به این ترتیب که محققان را قادر ساخت تا اجزا را به سرعت تغییر بدهند و بنابراین جنبه های مهم کار را بشناسند. وی می گوید انجام این کار مطالعه را ساده تر کرده است، زیرا دیگر ضرورتی مبنی بر تست تجربی همه موارد وجود نداشت.
 فرض هگمان بر آنست که تنها سلول های مخمر از ابزار چند کاره مشابه سایت قطب بندی استفاده نمی کنند. رفتار مشابه PS در مخمر شکافت S. pombe و کرم گرد C. elegans نیز مشاهده شده است، هرچند که شرحی در سطح مولکولی برای این موارد ارائه نشده است. اما هم اکنون محققان ETH توضیح مورد نیاز را فراهم کرده و برای اولین بار با ذکر جزئیات نحوه مکان یابی گرادیان بو توسط سلول ها را شرح داده اند. این کار مطالعاتی، بنیان مهمی برای مطالعات آینده روی درک سیگنال فضایی توسط سلول ها هم در مخمر و هم انسان محسوب می شود. به گفته هگمان درحال حاضر هیچ کاربرد مستقیم پزشکی را نمی توان برای یافته های مشاهده شده متصور شد "در آینده دور، ممکن است کاربردهای تحقیق در این زمینه برای عموم مردم قابل لمس باشد، اما فعلا پیشرفت مهمی در حد تحقیقات بنیادین است."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
فناوری جدیدی که امکان تعیین زمان دقیق ایجاد یک اثر انگشت را برای کارآگاهان مقدور می سازد

فناوری جدیدی که امکان تعیین زمان دقیق ایجاد یک اثر انگشت را برای کارآگاهان مقدور می سازد

«البته که اثر انگشت من توی خونه اونها بوده، من اول هفته یک بسته پستی برای آنها برده بودم!» این جمله را در اکثر فیلم های کارآگاهی شنیده اید، اما به زودی این بهانه دیگر کارساز نخواهد بود. محققان با بهره گیری از یک فناوری جدید به راحتی می توانند مشخص کنند که اثر انگشت یافت شده در صفحه جرم، دقیقاً از چند روز پیش به جای مانده است.

مطالعه متن کامل
چاپگرهای 3 بعدی که می توانند بنا به تقاضا، قلب وعروق خونی تولید کنند

چاپگرهای 3 بعدی که می توانند بنا به تقاضا، قلب وعروق خونی تولید کنند

دانشمندان موفق به توسعه شیوه ای برای چاپ سه بعدی مدل های ساختارهای آناتومیکی متنوع از جمله قلب، مغز، عروق و استخوان شده اند. در آینده، می شود از همین روند برای خلق ایمپلنت های سه بعدی نرمی استفاده کرد که امکان رشد بافت های زنده داخل آنها برای شکل گیری اعضای بدن وجود دارد.

مطالعه متن کامل
پوشاندنِ ترک‌های میکروسکوپی برجسته قبل از بروز فاجعه

پوشاندنِ ترک‌های میکروسکوپی برجسته قبل از بروز فاجعه

حتی کوچکترین ترک‌ها روی هواپیما، پل‌ها و لوله‌های آب می‌تواند به سرعت منجر به یک شکستی فاجعه‌بار شود. شناساییِ این ترک‌ها در سریع‌ترین زمان ممکن قبل از اینکه از کنترل خارج شوند بسیار اهمیت دارد. دانشمندانِ دانشگاه ایلینوی با در نظر گرفتنِ این نکته، پوشش پلیمر جدیدی ساختند که می‌توان از آن در طیف گسترده‌ای از مواد ساختاری استفاده کرد. زمانی که این مواد، ترک می‌خورند، حتی اگر ترک بسیار کوچکی باشد، پلیمر تغییر رنگ می‌دهد تا بازرسان متوجه‌ی بروز مشکل شوند.

مطالعه متن کامل
خشکسالی چیست؟

خشکسالی چیست؟

خشکسالی تقریبا در هر شرایط آب و هوایی رخ می‌دهد. در میان تمام پدیده های مرتبط به آب و هوا که باعث اثرات شدید اقتصادی در ایالات متحده شدند، خشکسالی بعد از طوفان، بر اساس آمار مرکز ملی داده های آب و هوایی در رتبه دوم قرار می‌گیرد.‌ با این وجود برخلاف طوفان، که به سادگی شناسایی می‌شوند و از نظر سرعت باد قابل دسته بندی است، خشکسالی را به آسانی نمی‌ توان تعریف کرد.

مطالعه متن کامل
بررسی: ابزار پوشیدنی تغییر دهنده خلق تینک (Thync) انرژی شما را به روشی جالب شارژ می‌کند.

بررسی: ابزار پوشیدنی تغییر دهنده خلق تینک (Thync) انرژی شما را به روشی جالب شارژ می‌کند.

تینک محصولی است که قول می‌دهد حال‌وهوای شما را عوض کند و واقعاً هم این کار را می‌کند.

مطالعه متن کامل