سرنخ هایی برای درمان آلزایمر با یاری عنکبوت ها - وبلاگ آمیتیس تک

به گزارش وبلاگ آمیتیس تک، واقعا باید به عنکبوت ها حسادت کنیم. تصور کنید بتوانید همچون عنکبوت ها، ابریشم فراوری کنید و آن را پرتاب کنید تا از جایی به جای دیگر بروید و همیشه یک خط ایمنی محکم فولاد مانند داشته باشید یا هر زمان که احتیاج به استراحت داشتید مانند تختخوابی که از کرباس یا تور درست شده براحتی بچرخید.

به گزارش وبلاگ آمیتیس تک به نقل از کانورسیشن، در نتیجه، جای تعجبی ندارد که دانشمندان دهه ها در کوشش بوده اند تا اسرار ابریشم عنکبوت را کشف نمایند. اگر بتوانیم فرآیند ریسندگی را درک نموده و بازسازی کنیم می توانیم ابریشم مصنوعی عنکبوت را برای طیف وسیعی از کاربرد های پزشکی فراوری کنیم.

برای مثال، ابریشم مصنوعی می تواند به بازسازی اعصابی که مغز و اندام های ما را به یکدیگر متصل می نمایند، یاری نماید و قادر است مولکول های دارو را به طور مستقیم به سلول هایی که به آن احتیاج دارند انتقال دهد.

ابریشم عنکبوت از پروتئین هایی به نام اسپیدروئین ساخته شده که عنکبوت آن را در غده ابریشم در شکم خود ذخیره می نماید. انواع مختلفی از اسپیدروئین برای ریسندگی انواع ابریشم وجود دارند. عنکبوت ها آن را به صورت مایعی که شبیه قطرات روغن است ذخیره می نمایند. با این وجود، یکی از پرسش هایی که تا به امروز دانشمندان پاسخی برای آن نیافته اند این است که چگونه عنکبوت ها این قطرات مایع را به ابریشم تبدیل می نمایند.

در آنالیز انجام شده ارزیابی شد که چرا اسپیدروئین ها قطراتی تشکیل می دهند تا ما را به تکرار روند چرخش عنکبوت نزدیک تر سازند.

ترفندی که عنکبوت ها از آن برای سرعت بخشیدن به فرآیند ریسندگی خود استفاده می نمایند می تواند برای ریسیدن بهتر ابریشم مصنوعی یا حتی توسعه فرآیند های ریسندگی نو مورد استفاده قرار گیرد.

در پژوهشی در سال 2017 میلادی، پژوهشگران توانستند با تقلید از غده ابریشم الیاف ابریشم مصنوعی را فراوری نمایند، اما در آن موقع نمی دانستند که چیز های درون عنکبوت چگونه کار می نمایند. اکنون آنان می دانند که تشکیل قطرات ابتدا تبدیل به این الیاف را سرعت می بخشد.

یک سرنخ مهم برای ارتباط قطرات و فیبر ها در خصوص بیماری های آلزایمر و پارکینسون به دست آمد. پروتئین های آلفا سینوکلئین و تاو که در این بیماری ها نقش دارند می توانند به صورت قطرات ریز و روغن مانند در سلول های انسان جمع شوند. تاو پروتئینی است که به تثبیت اسکلت داخلی سلول های عصبی (نورون ها) در مغز یاری می نماید. این اسکلت داخلی شکل لوله مانندی دارد که به وسیله آن مواد مغذی و دیگر مواد ضروری برای رسیدن به بخش های مختلف نورون حرکت می نمایند. در بیماری آلزایمر شکل غیرطبیعی تاو ایجاد می گردد و به پروتئین های معمولی تاو می چسبد و درهم تنیدگی تاو را ایجاد می نماید. آلفا سینوکلئین به مقدار زیاد در سلول های عصبی فراورینماینده دوپامین یافت می گردد. اشکال غیر طبیعی این پروتئین با بیماری پارکینسون مرتبط هستند.

قطرات روغن هر یک از این پروتئین ها در انسان وقتی در هم می پیچند مانند اسپاگتی پخته شده در بشقاب تشکیل می شوند. پروتئین ها در ابتدا مانند قطرات روغن اسپیدروئین انعطاف پذیر و کشسان هستند. با این وجود، اگر پروتئین ها در هم تنیده باقی بمانند به هم می چسبند به گونه ای که شکل آن ها را تغییر داده و به الیاف سفت تبدیل می نماید و می توانند برای سلول های انسانی برای مثال در شرایط تخریب عصبی مانند آلزایمر سمی باشند. با این وجود، اسپیدروئین ها نیز می توانند قطرات را تشکیل دهند. این موضوع محققان را به این فکر واداشت که آیا همان سازوکاری که باعث تخریب عصبی در انسان می گردد می تواند به عنکبوت یاری کند تا اسپیدروئین مایع را به الیاف ابریشم سفت تبدیل کند؟

محققان برای پی بردن به این موضوع از اسپیدروئین مصنوعی به نام NT2RepCT استفاده کردند که می تواند به وسیله باکتری ها فراوری شوند. آنان پیروز شدند زیر میکروسکوپ مشاهده نمایند که اسپیدروئین مصنوعی زمانی که در بافر فسفات نوعی نمک موجود در غده ابریشم عنکبوت حل شد، قطرات مایع را تشکیل داد. این موضوع به محققان اجازه داد تا شرایط ریسندگی ابریشم عنکبوت را در آزمایشگاه تکرار نمایند.

در مرحله بعد نحوه عملکرد پروتئین های اسپیدروئین هنگام تشکیل قطرات مورد ارزیابی قرار گرفتند. محققان برای پاسخ به این پرسش به تکنیک تحلیلی به نام طیف سنجی جرمی روی آوردند تا چگونگی تغییر وزن پروتئین ها را هنگام تشکیل قطرات مقدار گیری نمایند. آنان در کمال تعجب مشاهده کردند که پروتئین های اسپیدروئین که معمولا جفت تشکیل می دهند در عوض به مولکول های منفرد تقسیم شده بودند.

تحقیقات بیش تری مورد احتیاج است تا محققان متوجه شوند که چگونه این قطرات پروتئین به عنکبوت ها در چرخش ابریشم یاری می نماید. تحقیقات پیشین نشان داده اند که اسپیدروئین ها دارای بخش های مختلفی به نام دامنه هستند که عملکرد های جداگانه ای دارند. قسمت انتهایی اسپیدروئین که دامنه ترمینال C نامیده می گردد باعث تشکیل آن به صورت جفت می گردد.

ترمینال C بعلاوه در تماس با اسید آغاز به تشکیل فیبر می نماید. بنابراین، محققان اسپیدروئینی ساختند که صرفا حاوی دامنه ترمینال C بود و توانایی آن را برای تشکیل الیاف آزمایش کردند. محققان زمانی که از بافر فسفات برای درهم تنیدگی پروتئین به صورت قطرات استفاده نمودند مشاهده کردند که سریعا به فیبر سفت و سخت تبدیل شدند. زمانی که اسید را بدون ایجاد قطرات اولیه اضافه کردند تشکیل الیاف مدت زمانی بسیار بیش تری به طول انجامید.

این امری منطقی بود، زیرا مولکول های اسپیدروئین باید یکدیگر را هنگام تشکیل فیبر پیدا نمایند. درهم تندیگی اسپاگتی مانند اسپیدوئین ها به آن ها یاری می نماید تا به سرعت در ابریشم جمع شوند.

این یافته به ما می گوید که چگونه عنکبوت می تواند فورا اسپیدروئین های خود به یک نخ جامد تبدیل کند. هم چنین، تحقیقات نشان داد که طبیعت چگونه از همان سازوکاری استفاده می نماید که می تواند پروتئین های مغز را سمی نماید تا بعضی از شگفت انگیزترین ساختار های خود را ایجاد کند. تشابه شگفت انگیز بین ریسندگی ابریشم عنکبوت و الیاف سمی برای انسان می تواند روزی به یافتن سرنخ های نوی در خصوص نحوه مقابله با اختلالات عصبی منجر گردد.

دانشمندان ممکن است از تحقیقات ابریشم عنکبوت از جمله آن چه در خصوص دامنه های ابریشم عنکبوت آموخته اند برای جلوگیری از چسبیدن پروتئین های انسانی به یکدیگر و جلوگیری از سمی شدن آن ها استفاده نمایند. اگر عنکبوت ها می توانند یاد بگیرند که چگونه پروتئین های چسبنده خود را کنترل نمایند شاید ما نیز بتوانیم.