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
دیتو Ditto با قیمت 29 دلار، ساده ترین ابزارپوشیدنی است که تا به حال دیده اید

دیتو Ditto با قیمت 29 دلار، ساده ترین ابزارپوشیدنی است که تا به حال دیده اید

آیا تصور می کنید این خبر درمورد دستبند یا ساعت هوشمندی است که علایم حیاتی شما را ثبت کند؟ یا عینکی مخصوص که شما را در واقعیت مجازی غرق کند؟خیر، این فسقلیِ لرزان، ابزاری پوشیدنی است که مغزهای اهل فناوری فکر می کنند بدون آن اصلا نمی شود سر کرد.

مطالعه متن کامل
فِر هوشمند ژوئن  یک دستیار آشپز استثنایی

فِر هوشمند ژوئن یک دستیار آشپز استثنایی

آماده سازی غذایی با طعم عالی محتاج ساعت ها تجربه عملی و مطالعه کتب های آشپزی قطور است. امروزه علاوه بر اینکه وقت افراد بسیار فشرده است بیشتر دستورهای غذایی که از اینترنت گرفته می شود ناظر به آماده سازی غذاهای سریع بوده و در ضمن، در این دستورها، توضیحات چندانی راجع به درجه حرارت مورد نیاز برای پخت مواد غذایی داده نمی شود. اما فِرِ هوشمند (oven) پخت و پز ژوئن، دقیقا درصدد پرداختن به همین مشکل است.

مطالعه متن کامل
دستگاه تنفس آلومینیومی یونیورسال (Universal) ساخته دانیل فارمر (Daniel Farmer) برای تنفس راحت‌تر

دستگاه تنفس آلومینیومی یونیورسال (Universal) ساخته دانیل فارمر (Daniel Farmer) برای تنفس راحت‌تر

شهرنشینی رو به گسترش جامعه امروزی تأثیر بزرگی بر سلامت دستگاه تنفس ما دارد. زندگی شهری باعث کیفیت پایین هوا، سلامتی و انواع بیماری شده است. برای نشان دادن اهمیت موضوع کافی است گفته شود سالانه 67000 نفر در بریتانیا دراثر بیماری‌های تنفسی جان می‌دهند و 235 میلیون نفر در دنیا از آسم رنج می‌برند. پزشکان و متخصصین بهداشت برای این تعداد زیاد، کاری نمی‌توانند بکنند. زیرا وسایل لازم به اندازه کافی در دسترسشان نیست. به همین دلیل دانیل فارمر دستگاه تنفسی Universal Respirator را ساخته است.

مطالعه متن کامل
Outlander PHEV از میتسوبیشی، می تواند هنگام قطع شدن برق، انرژی منازل را تامین کند

Outlander PHEV از میتسوبیشی، می تواند هنگام قطع شدن برق، انرژی منازل را تامین کند

تا به امروز هر مطلبی که در مورد خودروهای برقی خوانده ایم ناظر به این مطلب بوده است که همیشه این خودروها مصرف کننده برق هستند، حال تصور کنید که همین خودروها تبدیل به یک باتری بزرگ شوند و در زمان قطع برق، انرژی مورد نیاز تمام منزل را تامین کنند. اولین قدم را میتسوبیشی برداشته و اعلام کرده مدل Outlander PHEV قادر به تامین برق منزل شماست!

مطالعه متن کامل
آینده الکترونیک برمبنای نانولوله های کربنی بنا می شود

آینده الکترونیک برمبنای نانولوله های کربنی بنا می شود

تیمی در دانشگاه ایلینویز موفق به پیدا کردن روشی برای خالص سازی آرایه های نانولوله های کربنی تک دیواره ای (SWCNT) شده است، که می تواند گامی رو به جلو برای پشت سرگذاشتن مدارات و ابزارهای سیلیکونی باشد. تصویر: گرادیان حرارتی که ناشی از حرارت دهی ملایم نانولوله کربنی فلزی است، جریان های باریک حرارتی را در لایه پوششی آلی نازک بوجود می آورد. نتیجه، شیاری باز است.

مطالعه متن کامل